時間軸を考慮したコンクリート構造物の性能評価に向けた構造解析システムの開発

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19760313
• Research Institution: University of Yamanashi
• Principal Investigator: 斉藤 成彦 University of Yamanashi, 大学院・医学工学総合研究部, 准教授 (00324179)
• Keywords: RBSM / 材料劣化 / コンクリート構造物 / 鉄筋腐食 / 構造性能

Research Abstract

現在のコンクリート構造物の設計では時間軸の概念がないために,新規に構造物を設計する場合の性能照査と,時間軸の概念が必須となる既設構造物の補修・補強などの維持管理における性能照査は区別され,別の体系で扱われている場合が多い。本研究は,時間軸を考慮した性能照査体系の確立に向けて,構造物の経時的な性能の変化を評価できる構造解析手法の開発を目指す。すなわち,環境作用に基づく材料特性の経時変化を考慮した構造解析手法を開発し,地震などの荷重履歴や材料劣化を受けた構造物の耐荷性能の評価を試みる。
本年度は,コンクリート構造物における材料特性の経時的な変化を予測するための劣化シミュレーションモデルの開発を行った。これまでの研究により,コンクリート中の水分と塩分の移動を拡散現象として扱った物質移動解析プログラムが,申請者らの開発した離散型の構造解析手法である3次元Spring Networkモデルに導入されているので,供用開始からのコシクリート中の相対湿度分布と塩分濃度分布を予測することができる。そこで,鋼材の腐食をモデル化することにより,鉄筋位置で算出された塩分量を用いて構造物中の鉄筋の腐食量を算定し,鉄筋の経時的な腐食進展を予測した,続いて鉄筋腐食量を材料特性値に反映させた構造解析を行うことにより,材料の劣化した(鉄筋の腐食した)構造物の性能評価を行った。鉄筋の腐食分布が耐荷性状に及ぼす影響について検討を行い,最大耐力および変形性状が概ね予測可能であることを示した。本解析結果を基に,構造解析を利用した既設構造物の定量的な構造性能評価のために,どのような点検を行い解析に必要な情報を得るべきかについて検討を行うことが可能である。