2023 Fiscal Year Annual Research Report
弾性波トモグラフィ法によるコンクリート構造物の定量的な健全性評価基準の構築
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22K20446
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
小椋 紀彦 京都大学, 工学研究科, 特定助教 (80902915)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Keywords | 弾性波トモグラフィ / 社会インフラ / コンクリート構造物 / 維持管理 / 健全性評価 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
国内外において社会インフラの経年劣化、激甚化する自然災害による構造物の損傷等、構造物の機能低下による社会基盤の大幅な低下がリスクとなっている。コンクリート構造物内部のひび割れや施工不良に伴う空洞の劣化位置を計測する調査方法として、弾性波トモグラフィ法（以下、TG）がある。しかしながら、劣化位置の特定はできるものの、損傷の寸法や範囲を定量的に評価するまでには至っていない。本研究の目的は、TGでコンクリート構造物の定量的な健全性評価基準を構築することである。
初年度は研究計画に準じて、シミュレーションの実施と模擬供試体を作製し検証を行った。シミュレーションでは、2次元の弾性波動方程式について近似値を計算するソフトを使用し、1.5×1.5mのモデルサイズに、①ひび割れが発生したケース、②内部に空洞があるケースの2種類の損傷が発生した場合での伝搬速度の低下やその影響を可視化および数値化した。これらで得られた結果の妥当性を検証するため、同じ大きさの供試体をコンクリートで製作しTG計測を実施した。シミュレーションで得られた弾性波速度と供試体計測で得られた値は殆ど一致し誤差は4%以内であった。
本年度は、ひび割れや空隙を検出する際に影響を与えると考えられた、センサ間隔や配置、モデルの分割数、空洞の位置や大きさ、部材寸法をパラメータとし、初年度得られた供試体データを用いて要因分析を実施した。その結果、検出できる損傷は、センサ間隔と損傷の大きさ、モデルの分割数とそれを通る弾性波密度、センサ配置に起因することが分かり、それを定量的に表せることができた。このことから、TGでの定量的な評価で、医療分野で災害時に使用される「トリアージ」のように、構造物の対策優先度を迅速に決める一助としての活用に進展できればと考えている。
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