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2014 年度 実施状況報告書

新しい可視化手法に基づいたコンクリート欠陥探査システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 25420462
研究機関東北学院大学

研究代表者

李 相勲  東北学院大学, 工学部, 教授 (20377807)

研究分担者 鎌田 敏郎  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10224651)
内田 慎哉  立命館大学, 理工学部, 講師 (70543461)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード不規則な形の欠陥検出 / グラウト未充填率測定 / 探査システムの改良 / 低周波数域表示 / 損傷度評価
研究実績の概要

2014年度は次に示す⑤の製作・実験とその可視化、⑥の解析・可視化、⑦の欠陥探査システムの改良とその他について研究を行った。
⑤欠陥を埋め込んだスラブ部材の製作および実験および可視化:鋼板とコンクリートの付着が良好な条件下においてコンクリート部分に損傷として曲げひび割れが生じている場合を想定し,衝撃弾性波法による計測を三次元衝撃応答解析によりシミュレートすることで,損傷評価に有効な弾性波特性を明らかにした。
⑥PC桁試験体を想定した実験とその衝撃応答解析および可視化:欠陥の大きさが小さい場合や形が円形を含めて不規則な場合について実験を行った。そのために内部に欠陥を設けていないもの、内部に大きさの異なる3つの穴(直径20mm, 50mm, 70mm)を設けたもの、大きさは同じ(直径20mm)で欠陥の数が異なるもので、3つの供試体を製作し、衝撃弾性波法を適用した。その結果に新しい可視化手法を適用した画像を用いて分析を行った。またPC桁の未充填程度の測定を想定し、損傷度の異なるはりモデルに対し衝撃応答解析および可視化を行い損傷度評価への適用性を検討した。
⑦新しい可視化手法に基づいたコンクリート欠陥探査システムの改良:多点入力による膨大なデータの一括処理が可能となった。また、データ入力からAccumulated SIBIE法による可視化までの過程が省力化された。さらに、低周波数域まで可視化の表示域を拡大することで検出が難しい条件の欠陥や損傷を可視化する過程を追加した。この過程は既存の供試体についても適用されたが、⑥の供試体についても適用され可視化および分析が行われた。
その他、新しい可視化手法に対する解析的検討による損傷度評価:欠陥を有する様々なモデルに対して本研究の可視化手法を適用し可視化を低周波数域まで拡張することで欠陥による損傷度を評価できることを見いだした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初2014年度に計画した研究は概ね達成した。それに加えて、本研究の可視化手法を低周波数域まで可視化することで、コンクリート内部の欠陥の大きさが小さい場合や形態が不規則の場合にも検出できること、またコンクリート構造物の一部が損傷している場合、その損傷の程度を評価できることを見いだしている。これらによって欠陥の検出、損傷度の評価に対しての精度がより高まる。

今後の研究の推進方策

衝撃応答解析用に3次元構造解析汎用FEMプログラムを導入することで、それを検証解析に積極的に活用し、解析による探査システムの検証に様々なモデルを使用してシステムの開発プロセスのフィードバックを行う。またPC桁の未充填程度の計測に対し、新しい可視化手法とその拡張(低周波数域表示)を使用・検証しその適用性について検討する。

次年度使用額が生じた理由

当初、検証解析に自家製FEMプログラムを用いる計画であり、一定の成果は出しているもののモデルの規模に制限があった。そこで検証解析の適用性をさらに高めるために汎用プログラムを導入する検討を行った。プログラムの購入は高額のため別の来年度予算で当てることにした。そのため、プログラムの保守費、パソコン購入費を次年度に繰り越す。

次年度使用額の使用計画

3次元構造詳細解析汎用FEMプログラム(midas FEA)1年間保守費309400円、解析用パーソナルコンピュータ1台300000円、その他

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Imaging defects in concrete structures using accumulated SIBIE2014

    • 著者名/発表者名
      Lee, S., Kamada, T., Uchida, S., Linzell, D.
    • 雑誌名

      Construction and Building Materials

      巻: Vol.67, Part B ページ: 180-185

    • DOI

      doi:10.1016/j.conbuildmat.2014.05.018

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Application of Impact-Echo Method to Heterogeneous Materials2014

    • 著者名/発表者名
      Lee, S., Endo, T., Kamada, T., Uchida, S.
    • 雑誌名

      Int.J.Soc.Mater.Eng.Resour.

      巻: Vol.20, No.2 ページ: 170-174

    • 査読あり
  • [学会発表] 低周波数域の表示によるコンクリート構造物の欠陥測定手法2015

    • 著者名/発表者名
      斎藤 親、李 相勲、相澤元基
    • 学会等名
      平成26年度土木学会東北支部技術研究発表会
    • 発表場所
      東北学院大学(多賀城市中央)
    • 年月日
      2015-03-07 – 2015-03-07
  • [学会発表] 衝撃応答解析によるコンクリート構造物の損傷と P 波速度の関係に関する検討2015

    • 著者名/発表者名
      大村章太、李 相勲
    • 学会等名
      平成26年度土木学会東北支部技術研究発表会
    • 発表場所
      東北学院大学(多賀城市中央)
    • 年月日
      2015-03-07 – 2015-03-07
  • [学会発表] Accumulated-SIBIE 法の拡張に対する解析的検討2015

    • 著者名/発表者名
      渡邉 凌、李 相勲
    • 学会等名
      平成26年度土木学会東北支部技術研究発表会
    • 発表場所
      東北学院大学(多賀城市中央)
    • 年月日
      2015-03-07 – 2015-03-07
  • [学会発表] Detecting defects in concrete structures using accumulated SIBIE2015

    • 著者名/発表者名
      Lee, S., Endo, T., Ishida, H.
    • 学会等名
      2015韓国防災学会学術発表大会
    • 発表場所
      漢陽大学校(ソウル市SeongDong-Gu、韓国)
    • 年月日
      2015-02-25 – 2015-02-26
  • [学会発表] 衝撃応答解析によるコンクリート構造物の損傷とP波速度の関係に対する検討2014

    • 著者名/発表者名
      大村章太、李 相勲、内田慎哉、遠藤孝夫
    • 学会等名
      平成26年度秋季講演大会、日本非破壊検査協会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(名古屋市熱田区)
    • 年月日
      2014-10-28 – 2014-10-29
  • [学会発表] コンクリートの欠陥を可視化のためのAccumulated SIBIE法の拡張2014

    • 著者名/発表者名
      相澤元基、李 相勲、鎌田敏郎
    • 学会等名
      平成26年度秋季講演大会、日本非破壊検査協会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(名古屋市熱田区)
    • 年月日
      2014-10-28 – 2014-10-29
  • [学会発表] コンクリートの欠陥を可視化するためのAccumulated SIBIE法の拡張2014

    • 著者名/発表者名
      斎藤 親、李 相勲、相澤元基
    • 学会等名
      鉄筋コンクリート構造物の非破壊試験部門ミニシンポジウム, JSNDI
    • 発表場所
      東北学院大学(仙台市青葉区土樋)
    • 年月日
      2014-10-02 – 2014-10-03
  • [学会発表] Accumulated-SIBIE法の拡張に対する解析的検討2014

    • 著者名/発表者名
      渡邉 凌、李 相勲
    • 学会等名
      鉄筋コンクリート構造物の非破壊試験部門ミニシンポジウム, JSNDI
    • 発表場所
      東北学院大学(仙台市青葉区土樋)
    • 年月日
      2014-10-02 – 2014-10-03
  • [学会発表] 3次元衝撃応答解析に基づくRC床版内部の水平ひび割れ評価のための可視化手法2014

    • 著者名/発表者名
      石田卓也、内田慎哉、鎌田敏郎、李 相勲
    • 学会等名
      平成26年度全国大会 土木学会第69回年次学術講演会,第V部門
    • 発表場所
      大阪大学(豊中市待兼山町)
    • 年月日
      2014-09-10 – 2014-09-12
  • [学会発表] 衝撃応答解析に基づくコンクリート床版内部の水平ひび割れ評価のための可視化手法2014

    • 著者名/発表者名
      石田卓也、内田慎哉、鎌田敏郎、西上康平、李 相勲
    • 学会等名
      平成26年度土木学会関西支部年次学術講演会
    • 発表場所
      大阪産業大学(大東市中垣内)
    • 年月日
      2014-05-31 – 2014-05-31
  • [備考] 工学部 環境建設工学科:李相勲 教授:東北学院大学

    • URL

      http://www.tohoku-gakuin.ac.jp/faculty/engineering/civil/staff/i.html

URL: 

公開日: 2016-05-27  

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