確率論を導入したマスコンクリートの新たなひび割れ照査方法の提案とその普及

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21K04214
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 中村 秀明 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (20207905)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: マスコンクリート / 温度ひび割れ / ひび割れ照査 / ひび割れ発生確率 / 確率有限要素法

研究実績の概要

土木学会コンクリート標準示方書において、マスコンクリートのひび割れ照査方法が1986年に初めて示されてから、既に30年余りが経過し、安全係数（ひび割れ指数）とひび割れ発生確率の関係図を用いたひび割れ照査方法が一般的に用いられている。このコンクリート標準示方書に示されているひび割れ発生確率図を用いる方法は、生コン工場や施工者などの創意工夫（材料や施工の高度な品質管理等）を考慮できない。
なぜなら、ひび割れ発生確率は、ひび割れ指数により一義的に決まってしまうため、いくら品質管理された、良い材料を使い、良い施工を行ったとしても、ひび割れ指数が変わらないため、ひび割れ発生確率は、同じ値となる。確率論的にひび割れ発生確率を考えると、ひび割れは、引張応力が引張強度を越えた場合に発生するものであり、それらのバラツキを考えて、引張応力が引張強度よりも大きくなる確率をひび割れ発生確率として算定するのが自然である。
そこで、本研究では、マスコンクリートにおけるひび割れ照査方法として、確率論に照らして、合理的で、説明性が高く、材料管理や施工における品質管理等を加味できる、より広範囲で、汎用的な新たなひび割れ照査方法を提案し、その普及を試みる。
確率論をベースに照査を行うために、温度解析や応力解析で用いる入力値の統計量（分布形状やバラツキ具合等）が必要不可欠であり、令和4年度は、調査した統計量の取り纏めを行った。さらに、一次近似二次モーメント法による確率有限要素法により、不確定性を考慮した3次元温度解析プログラムを作成した。この解析プログラムは、節点温度の期待値とバラツキを計算することが可能であり、さらに、それぞれの入力値が、解析結果にどの程度の影響を与えているかを把握するための感度の計算も可能である。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

統計量の取り纏めは、順調に行えたが、一次近似二次モーメント法による確率有限要素法プログラムについては、３次元の非定常熱伝導解析については完成し、検証も終わったが、３次元応力解析については、作成途中で、まだ、完成には至っていない。今後、解析結果の検証等を行う必要もあり、進捗状況はやや遅れている。

今後の研究の推進方策

令和５年度は、一次近似二次モーメント法による確率有限要素法により、不確定性を考慮した３次元応力解析プログラムを完成させ、解析結果の検証を行う。この解析プログラムにより、要素応力の期待値とバラツキを計算することができ、引張強度の期待値とバラツキから、Stress-Strengthモデルにより、ひび割れ発生確率を求められるようにする。

次年度使用額が生じた理由

令和４年度は、コロナウィルスの感染がまだ収束しておらず、調査や打合せのための出張が行えず、旅費を使わなかった。令和５年度は、令和４年度に行えなかった調査や打合せを行う予定である。