三次元微細構造離散解析システムの拡張によるRC内部鉄筋腐食分布の逆推定への展開

2019 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18KK0399
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 長井 宏平 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (00451790)
• 研究期間 (年度): 2018 – 2020
• キーワード: 鉄筋コンクリート / 内部腐食 / 離散解析 / 逆推定

研究実績の概要

2019年5月に、事前打ち合わせのためにカリフォルニア大学デイビス校に短期渡米し、研究内容の打ち合わせを行った。10月からは長期滞在を開始し、共同研究を開始した。数値解析の高精度化と実験は日本側でも行っており、日本への一時帰国をすることで効果的に研究を進めた。
開発した腐食した鉄筋コンクリートの微細構造解析システムの検証のために、腐食後の引抜挙動に影響を与える、コンクリートのかぶり厚と横方向筋量を変化させた場合の実験を対象に解析を行った。腐食によりコンクリート表面にひび割れを導入したうえで、鉄筋の引抜耐力がどのように低下するかを、実験と同様のプロセスを再現する解析を行い確認した。かぶり厚や横方向筋により発生するひび割れが拘束される影響が再現され、鉄筋引抜では腐食により局所的な滑りや鉄筋の節の減少をモデル化することで、実験と同様に引抜耐力減少が評価できることが確認できた。
内部鉄筋腐食量の逆推定については、モデル予測制御のアルゴリズムを解析プログラムに導入することで、ターゲットとして設定した表面ひび割れ幅を自動的に再現できるプログラムへと拡張することに成功した。これを検証するための実験も実施した。コンクリート中に一本の鉄筋を配置した試験体を作成し腐食させ、表面ひび割れ幅を計測した。これをターゲットとして解析を実施し、実験と同様のひび割れ幅分布を再現できることを確認した。
数値解析の高精度に関する成果について国際論文誌に投稿するための執筆を開始した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

予定通りに滞在を開始した。実験は日本で既に開始しており、解析についてもBolander教授との議論のなかで効率よく解析精度の確認等が行われおり、順調に研究が進んだと理解している。

今後の研究の推進方策

コロナウイルスの影響で、2020年3月から大学が実質的に閉鎖となり、リモートワークの状況になっている（2020年5月末現在）。Bolander教授とは、ウェブや屋外で会うなど、比較的密に連絡が取れているが、大学施設がいつから使えるのか見通しは立たない。米国で予定していた実験や、実構造物の調査や計測等は中止となる。
渡航期間を年度末まで延長することなどを検討し、現環境で成果が出せるように活動を続ける。
研究課題の主である数値解析については、開発の継続が可能なので予定通りの成果が出せると考えている。