(57)【要約】【課題】コンクリート構造物の耐力評価を精密に行えるようにする。【解決手段】浮き無し領域、浮き発生領域、及びかぶり剥落領域の３つの劣化領域にコンクリート構造物１０を分類する。そして、Ｎ＝[Ｚ（α／２）]2（Ｚ（α／２）は正規分布において上側確率がα／２になる値）により、コンクリートの圧縮強度の調査数と、鉄筋の腐食率の調査数とを、劣化領域毎に求める。そして、調査数のコンクリートの圧縮強度の平均から誤差Ｅ（｜標本平均−母平均｜で定まる誤差の最大値）を減算した値に基づいて、該当する劣化領域におけるコンクリートの圧縮強度の許容値を求める。また、鉄筋の腐食率の平均に誤差Ｅを加算した値に基づいて、該当する劣化領域における鉄筋の断面積を求める。そして、求めた鉄筋の断面積を入力値として構造計算を行い、コンクリートに発生する圧縮応力σcと、鉄筋に発生する引張応力σsとを、個々の劣化領域で求める。【選択図】図２
2011107040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋とコンクリートとを用いて構成されるコンクリート構造物の耐力を評価するコンクリート構造物の耐力評価方法であって、
前記コンクリート構造物の領域を、その劣化の程度に応じて分類した複数の劣化領域の情報を設定する領域設定工程と、
前記コンクリート構造物のコンクリートの圧縮強度の、前記複数の劣化領域それぞれの複数箇所における測定値に基づいて、前記コンクリートの圧縮強度の許容値を、前記複数の劣化領域ごとに設定する強度許容値設定工程と、
前記コンクリート構造物の鉄筋の腐食率の、前記複数の劣化領域それぞれの複数箇所における測定値に基づいて、前記鉄筋の断面積の設定値を、前記複数の劣化領域ごとに設定する腐食量設定工程と、
前記鉄筋の断面積の設定値に基づいて前記コンクリート構造物の構造計算を行い、前記コンクリートに発生する圧縮応力と、前記鉄筋に発生する引張応力とを、前記コンクリート構造物の個々の劣化領域において導出する構造計算工程と、を有することを特徴とするコンクリート構造物の耐力評価方法。
【請求項２】
前記コンクリート構造物のコンクリートの圧縮強度の測定値の平均を導出する強度平均工程と、
前記コンクリート構造物の鉄筋の腐食率の測定値の平均を導出する腐食率平均工程と、を更に有し、
前記強度許容値設定工程は、以下の（Ａ）式を用いて、前記コンクリートの圧縮強度の許容値σcp（Ｎ／ｍｍ2）を導出し、
前記腐食量設定工程は、以下の（Ｂ）を用いて、前記鉄筋の断面積の設定値Ｄ（ｃｍ2）を導出することを特徴とする請求項１に記載のコンクリート構造物の耐力評価方法。
σcp＝（σcave−Ｅc）×η  ・・・（Ａ）
Ｄ＝Ｓ×[１−（Ｆave＋Ｅs）÷１００]  ・・・（Ｂ）
ここで、σcaveは、コンクリートの圧縮強度の測定値の平均値（Ｎ／ｍｍ2）であり、Ｅcは、コンクリートの圧縮強度の標本平均に対して許容する誤差の最大値（Ｎ／ｍｍ2）であり、ηは、安全係数（−）であり、Ｅsは、鉄筋の腐食率の標本平均に対して許容する誤差の最大値（％）であり、Ｓは、鉄筋の断面積の仕様値であり、Ｆaveは、鉄筋の腐食率の平均値（％）である。
【請求項３】
前記劣化領域における、前記コンクリートの圧縮強度の調査数を導出する第１の調査数決定工程と、
前記コンクリートの圧縮強度の測定値を、前記複数の劣化領域のそれぞれについて、前記調査数だけ取得する強度取得工程と、
前記劣化領域における、前記鉄筋の腐食率の調査数を導出する第２の調査数決定工程と、
前記鉄筋の腐食率の測定値を、前記複数の劣化領域のそれぞれについて、前記調査数だけ取得する腐食率取得工程と、を更に有し、
前記第１の調査数決定工程は、以下の（Ｃ）式を用いて、前記劣化領域における、前記コンクリートの圧縮強度の調査数Ｎ1（個）を導出し、
前記第２の調査数決定工程は、以下の（Ｄ）式を用いて、前記劣化領域における、前記鉄筋の腐食率の調査数Ｎ2（個）を導出し、
前記強度平均工程は、前記第１の調査数決定工程で決定された調査数の測定値の平均を導出し、
前記腐食率平均工程は、前記第２の調査数決定工程で決定された調査数の測定値の平均を導出することを特徴とする請求項２に記載のコンクリート構造物の耐力評価方法。
Ｎ1＝[Ｚ（α1／２）×σc÷Ｅc]2  ・・・（Ｃ）
Ｎ2＝[Ｚ（α2／２）×σs÷Ｅs]2  ・・・（Ｄ）
ここで、Ｚ（α1／２）、Ｚ（α2／２）は、それぞれ正規分布において上側確率がα1／２、α2／２になる値（−）であり、σcは、コンクリートの圧縮強度の標準偏差（Ｎ／ｍｍ2）であり、σsは、鉄筋の腐食率の標準偏差（％）であり、（Ｃ）式、（Ｄ）式の右辺の小数点以下は切り上げるものとする。
【請求項４】
前記コンクリートの圧縮強度の標準偏差σcを、コンクリートの圧縮強度の実績値に基づいて設定する第１の標準偏差設定工程と、
前記鉄筋の腐食率の標準偏差σsを、鉄筋の腐食率の実績値に基づいて設定する第２の標準偏差設定工程と、を更に有することを特徴とする請求項３に記載のコンクリート構造物の耐力評価方法。
【請求項５】
前記コンクリートの圧縮強度の標準偏差σcと、前記誤差の最大値Ｅcとが等しく、且つ、前記鉄筋の腐食率の標準偏差σsと、前記誤差の最大値Ｅsとが等しいことを特徴とする請求項３又は４に記載のコンクリート構造物の耐力評価方法。
【請求項６】
前記α1、α2、又は、前記Ｚ（α1／２）、Ｚ（α2／２）の値を取得する変数取得工程を更に有することを特徴とする請求項３〜５の何れか１項に記載のコンクリート構造物の耐力評価方法。
【請求項７】
前記劣化領域は、浮き無し領域と、前記コンクリートが前記鉄筋から浮いている領域である浮き発生領域と、前記コンクリートが剥落している領域であるかぶり剥落領域であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のコンクリート構造物の耐力評価方法。
【請求項８】
前記構造計算工程は、前記浮き発生領域と前記かぶり剥落領域については、前記コンクリートと前記鉄筋とが物理的に離れているものとして、前記コンクリート構造物の構造計算を行うことを特徴とする請求項７に記載のコンクリート構造物の耐力評価方法。
【請求項９】
前記構造計算工程により導出された、前記コンクリートに発生する圧縮応力が、前記強度許容値設定工程により設定された、前記コンクリートの圧縮強度の許容値以下であるか否に係る情報と、前記構造計算工程により導出された、前記鉄筋に発生する引張応力が、前記鉄筋の引張強度の仕様値以下であるか否かに係る情報とを、前記コンクリート構造物の個々の劣化領域ごとに表示する処理を行う評価工程、を更に有することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載のコンクリート構造物の耐力評価方法。
【請求項１０】
鉄筋とコンクリートとを用いて構成されるコンクリート構造物の耐力を評価することをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
前記コンクリート構造物の領域を、その劣化の程度に応じて分類した複数の劣化領域の情報を設定する領域設定工程と、
前記コンクリート構造物のコンクリートの圧縮強度の、前記複数の劣化領域それぞれの複数箇所における測定値に基づいて、前記コンクリートの圧縮強度の許容値を、前記複数の劣化領域ごとに設定する強度許容値設定工程と、
前記コンクリート構造物の鉄筋の腐食率の、前記複数の劣化領域それぞれの複数箇所における測定値に基づいて、前記鉄筋の断面積の設定値を、前記複数の劣化領域ごとに設定する腐食量設定工程と、
前記鉄筋の断面積の設定値に基づいて前記コンクリート構造物の構造計算を行い、前記コンクリートに発生する圧縮応力と、前記鉄筋に発生する引張応力とを、前記コンクリート構造物の個々の劣化領域において導出する構造計算工程と、をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１１】
前記コンクリート構造物のコンクリートの圧縮強度の測定値の平均を導出する強度平均工程と、
前記コンクリート構造物の鉄筋の腐食率の測定値の平均を導出する腐食率平均工程と、を更にコンピュータに実行させ、
前記強度許容値設定工程は、以下の（Ａ）式を用いて、前記コンクリートの圧縮強度の許容値σcp（Ｎ／ｍｍ2）を導出し、
前記腐食量設定工程は、以下の（Ｂ）を用いて、前記鉄筋の断面積の設定値Ｄ（ｃｍ2）を導出することを特徴とする請求項１０に記載のコンピュータプログラム。
σcp＝（σcave−Ｅc）×η  ・・・（Ａ）
Ｄ＝Ｓ×[１−（Ｆave＋Ｅs）÷１００]  ・・・（Ｂ）
ここで、σcaveは、コンクリートの圧縮強度の測定値の平均値（Ｎ／ｍｍ2）であり、Ｅcは、コンクリートの圧縮強度の標本平均に対して許容する誤差の最大値（Ｎ／ｍｍ2）であり、ηは、安全係数（−）であり、Ｅsは、鉄筋の腐食率の標本平均に対して許容する誤差の最大値（％）であり、Ｓは、鉄筋の断面積の仕様値であり、Ｆaveは、鉄筋の腐食率の平均値（％）である。
【請求項１２】
前記劣化領域における、前記コンクリートの圧縮強度の調査数を導出する第１の調査数決定工程と、
前記コンクリートの圧縮強度の測定値を、前記複数の劣化領域のそれぞれについて、前記調査数だけ取得する強度取得工程と、
前記劣化領域における、前記鉄筋の腐食率の調査数を導出する第２の調査数決定工程と、
前記鉄筋の腐食率の測定値を、前記複数の劣化領域のそれぞれについて、前記調査数だけ取得する腐食率取得工程と、を更にコンピュータに実行させ、
前記第１の調査数決定工程は、以下の（Ｃ）式を用いて、前記劣化領域における、前記コンクリートの圧縮強度の調査数Ｎ1（個）を導出し、
前記第２の調査数決定工程は、以下の（Ｄ）式を用いて、前記劣化領域における、前記鉄筋の腐食率の調査数Ｎ2（個）を導出し、
前記強度平均工程は、前記第１の調査数決定工程で決定された調査数の測定値の平均を導出し、
前記腐食率平均工程は、前記第２の調査数決定工程で決定された調査数の測定値の平均を導出することを特徴とする請求項１１に記載のコンピュータプログラム。
Ｎ1＝[Ｚ（α1／２）×σc÷Ｅc]2  ・・・（Ｃ）
Ｎ2＝[Ｚ（α2／２）×σs÷Ｅs]2  ・・・（Ｄ）
ここで、Ｚ（α1／２）、Ｚ（α2／２）は、それぞれ正規分布において上側確率がα1／２、α2／２になる値（−）であり、σcは、コンクリートの圧縮強度の標準偏差（Ｎ／ｍｍ2）であり、σsは、鉄筋の腐食率の標準偏差（％）であり、（Ｃ）式、（Ｄ）式の右辺の小数点以下は切り上げるものとする。
【請求項１３】
前記コンクリートの圧縮強度の標準偏差σcを、コンクリートの圧縮強度の実績値に基づいて設定する第１の標準偏差設定工程と、
前記鉄筋の腐食率の標準偏差σsを、鉄筋の腐食率の実績値に基づいて設定する第２の標準偏差設定工程と、を更にコンピュータに実行させることを特徴とする請求項１２に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１４】
前記コンクリートの圧縮強度の標準偏差σcと、前記誤差の最大値Ｅcとが等しく、且つ、前記鉄筋の腐食率の標準偏差σsと、前記誤差の最大値Ｅsとが等しいことを特徴とする請求項１２又は１３に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１５】
前記α1、α2、又は、前記Ｚ（α1／２）、Ｚ（α2／２）の値を取得する変数取得工程を更にコンピュータに実行させることを特徴とする請求項１２〜１４の何れか１項に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１６】
前記劣化領域は、浮き無し領域と、前記コンクリートが前記鉄筋から浮いている領域である浮き発生領域と、前記コンクリートが剥落している領域であるかぶり剥落領域であることを特徴とする請求項１０〜１５の何れか１項に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１７】
前記構造計算工程は、前記浮き発生領域と前記かぶり剥落領域については、前記コンクリートと前記鉄筋とが物理的に離れているものとして、前記コンクリート構造物の構造計算を行うことを特徴とする請求項１６に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１８】
前記構造計算工程により導出された、前記コンクリートに発生する圧縮応力が、前記強度許容値設定工程により設定された、前記コンクリートの圧縮強度の許容値以下であるか否に係る情報と、前記構造計算工程により導出された、前記鉄筋に発生する引張応力が、前記鉄筋の引張強度の仕様値以下であるか否かに係る情報とを、前記コンクリート構造物の個々の劣化領域ごとに表示する処理を行う評価工程、を更にコンピュータに実行させることを特徴とする請求項１０〜１７の何れか１項に記載のコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造物の耐力評価方法及びコンピュータプログラムに関し、特に、コンクリート構造物の耐力を評価するために用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コンクリート構造物の安全性等を確認するために、コンクリート構造物が劣化しているか否かを診断することが行われている。
特許文献１では、コンクリート構造物及びその周辺の環境調査と、コンクリート構造物におけるコンクリート表面の簡易検査とを行った結果、より精密な診断が必要とされる箇所については、コンクリートコアを採取して劣化因子分析を行い、その結果からコンクリート構造物の劣化の予測を行うようにしている。
特許文献２では、コンクリート構造物の３次元写真画像を作成すると共に、異なる時間における３次元赤外線画像を作成し、低い温度状態で撮影した３次元赤外線画像と高い温度状態で撮影した３次元赤外線画像とを比較して赤外線温度差画像を作成し、これと３次元写真画像とを合成し、合成した画像からコンクリート構造物の劣化部分を診断することが行われている。
【０００３】
特許文献３では、コンクリート構造物の常時微動の計測データから、コンクリート構造物の固有振動数の経時変化を求め、その固有振動数の経時変化に基づいて、コンクリート構造物のコンクリート部分が非健全であるか否かを判定するようにしている。また、これと同様の技術として、特許文献４では、コンクリート構造部材に不均一な温度分布となるように温度分布を与えた後にコンクリート構造部材に自由振動を発生させ、この自由振動からコンクリート構造部材の固有振動数を求め、その固有振動数の経時変化から、コンクリート構造部材の健全性を評価するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２４６４９号公報
【特許文献２】特開２００６−２３４３８３号公報
【特許文献３】特開２００８−８８１０号公報
【特許文献４】特開２００７−３３３４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述した特許文献１〜４に記載の技術では、コンクリート構造物が劣化しているか、それとも劣化していないかの何れかしか評価することができない。このため、コンクリート構造物の耐力評価を行うに際し、与えられた荷重に対して耐えられなくなる場所を評価したり、具体的にどの程度の応力が発生するのかを評価したりすることが困難であるという問題点があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、コンクリート構造物の耐力評価を精密に行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のコンクリート構造物の耐力評価方法は、鉄筋とコンクリートとを用いて構成されるコンクリート構造物の耐力を評価するコンクリート構造物の耐力評価方法であって、前記コンクリート構造物の領域を、その劣化の程度に応じた複数の劣化領域に分類する領域設定工程と、前記コンクリート構造物のコンクリートの圧縮強度の、前記複数の劣化領域それぞれの複数箇所における測定値に基づいて、前記コンクリートの圧縮強度の許容値を、前記複数の劣化領域ごとに設定する強度許容値設定工程と、前記コンクリート構造物の鉄筋の腐食率の、前記複数の劣化領域それぞれの複数箇所における測定値に基づいて、前記鉄筋の断面積の設定値を、前記複数の劣化領域ごとに設定する腐食量設定工程と、前記鉄筋の断面積の設定値に基づいて前記コンクリート構造物の構造計算を行い、前記コンクリートに発生する圧縮応力と、前記鉄筋に発生する引張応力とを、前記コンクリート構造物の個々の劣化領域において導出する構造計算工程と、を有することを特徴とする。
本発明のコンピュータプログラムは、鉄筋とコンクリートとを用いて構成されるコンクリート構造物の耐力を評価することをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、前記コンクリート構造物の領域を、その劣化の程度に応じた複数の劣化領域に分類する領域設定工程と、前記コンクリート構造物のコンクリートの圧縮強度の、前記複数の劣化領域それぞれの複数箇所における測定値に基づいて、前記コンクリートの圧縮強度の許容値を、前記複数の劣化領域ごとに設定する強度許容値設定工程と、前記コンクリート構造物の鉄筋の腐食率の、前記複数の劣化領域それぞれの複数箇所における測定値に基づいて、前記鉄筋の断面積の設定値を、前記複数の劣化領域ごとに設定する腐食量設定工程と、前記鉄筋の断面積の設定値に基づいて前記コンクリート構造物の構造計算を行い、前記コンクリートに発生する圧縮応力と、前記鉄筋に発生する引張応力とを、前記コンクリート構造物の個々の劣化領域において導出する構造計算工程と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、コンクリート構造物の劣化の程度に応じた劣化領域毎に、コンクリートに発生する圧縮応力と、鉄筋に発生する引張応力を求めると共に、コンクリートに発生する圧縮応力に対する許容値を劣化領域毎に求めるようにした。したがって、与えられた荷重に対して耐えられなくなる場所を評価したり、具体的にどの程度の応力が発生するのかを評価したりすることができ、コンクリート構造物の耐力評価を従来よりも精密に行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態を示し、コンクリート構造物の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態を示し、コンクリート構造物の耐力評価装置の機能的な構成の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態を示し、コンクリートの圧縮強度の分布の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態を示し、コンクリート構造物の鉄筋の腐食率の分布の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態を示し、解析対象の部材の横断面の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態を示し、ＦＥＭにより構造計算を行う際のコンクリートと鉄筋のモデルの一例を概念的に示す図である。
【図７】本発明の実施形態を示し、コンクリートに発生する圧縮応力と、コンクリートの圧縮強度の許容値とを示す図である。
【図８】本発明の実施形態を示し、耐力評価装置の処理の一例を説明するメインフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態を示し、図８のステップＳ２における強度用調査数決定処理と、図８のステップＳ６における腐食用調査数決定処理の詳細を説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態を示し、図８のステップＳ３における強度許容値設定処理の詳細を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明の実施形態を示し、図８のステップＳ７の腐食量設定処理の詳細を説明するフローチャートである。
【図１２】本発明の実施形態を示し、コンクリートに発生する圧縮応力の計算値及び許容値と、鉄筋に発生する引張応力の計算値及び許容値の計算結果の一例を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態を示し、コンクリート構造物の全ての領域に対して鉄筋の腐食率に応じた付着応力を与えた場合の耐力評価と、コンクリート構造物の浮き発生領域及びかぶり剥落領域における付着応力を０とした場合の耐力評価の結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。
図１は、耐力の評価対象となるコンクリート構造物の一例を示す図（正面図）である。尚、図１では、説明の都合上、コンクリート構造物を簡略化して示している。また、耐力の評価対象となるコンクリート構造物は図１に示すものに限定されない。
図１に示すように、コンクリート構造物１０は、梁部材１１と、柱部材１２、１３とを有する。コンクリート構造物１０は、鉄筋コンクリートでできている。また、柱部材１２、１３の下側の部分は地中に埋設されているものとする。
本実施形態では、まず、コンクリート構造物１０の領域を３つの劣化範囲に分類する。劣化範囲は、コンクリートが鉄筋から浮いていない健全な領域（浮き無し領域）と、コンクリートが鉄筋から浮いている領域（浮き発生領域）と、コンクリートが剥落して鉄筋が露出している領域（かぶり剥落領域）である。
【００１０】
コンクリート構造物１０をこれら３つの劣化範囲に分類する方法としては、例えば以下の方法が挙げられる。まず、作業者は、コンクリート構造物１０の外観を観察し、コンクリートが剥落している領域を、かぶり剥落領域として分類する。また、作業者は、かぶり剥落領域以外の領域に対して打音調査を行い、その打音調査の結果から、かぶり剥落領域以外の領域を、浮き無し領域又は浮き発生領域に分類する。
図１に示す例では、梁部材１１の領域１１ａと、柱部材１２の領域１２ａと、柱部材１３の領域１３ａが浮き無し領域であるとする。また、柱部材１２の領域１２ｂと、柱部材１３の領域１３ｂが浮き発生領域であるとする。また、柱部材１２の領域１２ｃと、柱部材１３の領域１３ｃがかぶり剥落領域であるとする。尚、コンクリート構造物１０のその他の領域も、浮き無し領域、浮き発生領域、及びかぶり剥落領域の何れかに分類されるが、ここでは、それらについての詳細を省略する。
【００１１】
図２は、コンクリート構造物の耐力評価装置の機能的な構成の一例を示す図である。尚、以下の説明では「コンクリート構造物の耐力評価装置」を必要に応じて「耐力評価装置」と略称する。図２に示す耐力評価装置のハードウェアは、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、各種のインターフェース、及びコンピュータディスプレイを備えたコンピュータ装置により実現することができる。
（領域設定部２００）
領域設定部２００は、前述したようにして作業者により分類された劣化領域（劣化領域は、前述したようにして作業者により分類された領域であることを示し、劣化している領域及び劣化していない領域の何れも含み得る領域である）の情報を、ユーザによるユーザーインターフェースの操作に基づいて入力して記憶する。劣化領域の情報は、例えば、浮き無し領域、浮き発生領域、及びかぶり剥落領域が、コンクリート構造物１０のどの位置にあるのかを特定するための情報である。
領域設定部２００は、例えば、ＣＰＵが、ユーザーインターフェースのユーザによる操作の内容を識別して劣化領域の情報を取得し、取得した劣化領域の情報をＲＡＭ等に記憶することにより実現することができる。
【００１２】
（浮き無し領域設定部３００）
浮き無し領域設定部３００は、浮き無し領域における「『コンクリートの圧縮強度（応力）の許容値』と『鉄筋の断面積の設定値』」を導出する。浮き無し領域設定部３００は、コンクリートの圧縮強度の許容値を導出するコンクリート設定部３１０と、鉄筋の断面積を導出する鉄筋設定部３２０とを有する。
＜コンクリート設定部３１０＞
［標準偏差設定部３１１］
標準偏差設定部３１１は、コンクリートの浮き無し領域における圧縮強度の標準偏差σc［Ｎ／ｍｍ2］の情報を、ユーザによるユーザーインターフェースの操作に基づいて入力する。コンクリートの圧縮強度の標準偏差σcは、過去の実績値に基づくものである。例えば、耐力の評価対象であるコンクリート構造物１０や、コンクリート構造物１０と用途が同一である他のコンクリート構造物の所定の部材の浮き無し領域における複数箇所の圧縮強度を測定しておく。そして、測定した圧縮強度の分布に基づいて、コンクリートの圧縮強度の標準偏差σcを得る。
標準偏差設定部３１１は、例えば、ＣＰＵが、ユーザーインターフェースのユーザによる操作の内容を識別してコンクリートの浮き無し領域における圧縮強度の標準偏差σcの情報を取得し、取得したコンクリートの浮き無し領域における圧縮強度の標準偏差σcをＲＡＭ等に記憶することにより実現することができる。尚、ここでは、コンクリートの圧縮強度の標準偏差σcを標準偏差設定部３１１が入力する場合を例に挙げて説明したが、必ずしもこのようにする必要はない。すなわち、コンクリートの圧縮強度の試験結果のデータを入力し、入力したデータからコンクリートの圧縮強度の標準偏差σcを計算するようにしてもよい。また、コンクリートの圧縮強度の標準偏差σcは、各劣化領域で同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。
【００１３】
［誤差設定部３１２］
誤差設定部３１２は、コンクリートの浮き無し領域における圧縮強度の標本平均に対して許容する誤差の最大値Ｅc［Ｎ／ｍｍ2］（以下の説明では、必要に応じて誤差Ｅcと称する）の情報を、ユーザによるユーザーインターフェースの操作に基づいて入力する。
誤差設定部３１２は、例えば、例えば、ＣＰＵが、ユーザーインターフェースのユーザによる操作の内容を識別して誤差Ｅcの情報を取得し、取得した誤差ＥcをＲＡＭ等に記憶することにより実現することができる。
尚、コンクリートの浮き無し領域における圧縮強度の標準偏差σcと誤差Ｅcとを同じにする場合や、コンクリートの浮き無し領域における圧縮強度の標準偏差σcから誤差Ｅcを求める場合には、ユーザによるユーザーインターフェースの操作を行わずに誤差Ｅcを取得することができる。
【００１４】
［調査数決定部３１３］
調査数決定部３１３は、ユーザによるユーザーインターフェースの操作に基づいて、信頼度を（１−α1）×１００［％］としたときの変数α1［−］の情報を入力する。そして、調査数決定部３１３は、コンクリートの浮き無し領域における圧縮強度の標準偏差σcと、誤差Ｅcと、変数α1とに基づいて、以下の（１）式により、コンクリートの浮き無し領域における圧縮強度の調査数Ｎ1［個］を算出し、算出した調査数Ｎ1の情報をコンピュータディスプレイに表示してユーザに報知する。
Ｎ1＝[Ｚ（α1／２）×σc÷Ｅc]2  ・・・（１）
（１）式において、Ｚ（α1／２）は、正規分布において上側確率がα1／２になる値［−］である。例えば、α1が０．１、０．０５、０．０１の場合、Ｚ（α1／２）は、それぞれ１．６５、１．９６．２．５８となる。また、（１）式の右辺の小数点以下は切り上げるものとする。
ここで、（１）式について説明する。
母分散σ2が既知である場合、母平均μの100（１−α1）％の信頼区間は、以下の（２）式のようになり、（２）式から（３）式が得られる。
【００１５】
【数１】
2011107040.tif 000003
【００１６】
（２）式、（３）式において「Ｘa」は標本平均を表す。
ここで、誤差＝｜標本平均−母平均｜と考えられるため、誤差の最大値をＥcとおけば、以下の（４）式が得られ、（４）式を変形すると（１）式が得られる。
【００１７】
【数２】
2011107040.tif 000004
【００１８】
例えば、誤差Ｅcをコンクリートの浮き無し領域における圧縮強度の標準偏差σcで許容し、信頼度（＝（１−α1）×１００［％］）を９０％とする。この場合、コンクリートの浮き無し領域における圧縮強度の標準偏差σcと誤差Ｅcとが同じになり、また、α1は０．１となるので、コンクリートの浮き無し領域における圧縮強度の調査数Ｎ1は、３（＝(1.65）2＝2.7225→３）となる。
調査数決定部３１３は、例えば、例えば、ＣＰＵが、ユーザーインターフェースのユーザによる操作の内容を識別して変数α1の情報を取得し、コンクリートの浮き無し領域における圧縮強度の標準偏差σcと、誤差Ｅcと、変数α1とに基づいて、（１）式の計算を行うことにより、コンクリートの浮き無し領域における圧縮強度の調査数Ｎ1を求め、求めた調査数Ｎ1をＲＡＭ等に記憶すると共にコンピュータディスプレイに表示することにより実現することができる。尚、ここでは、変数α1の情報を取得するようにしたが、Ｚ（α1／２）の情報を取得するようにしてもよい。また、変数α1は所定の値で一定（固定値）であってもよい。
【００１９】
［強度取得部３１４］
作業者は、コンクリート構造物１０の浮き無し領域から、調査数決定部３１３で決定された調査数Ｎ1のサンプルを取り出し、取り出したサンプルのそれぞれについて圧縮強度の試験を行い、その測定値を得る。
その後、ユーザは、耐力評価装置１００のユーザーインターフェースを操作して、調査数決定部３１３で決定された調査数Ｎ1の圧縮強度の情報を設定する。強度取得部３１４は、この圧縮強度の情報を入力する。
強度取得部３１４は、例えば、ＣＰＵが、ユーザーインターフェースのユーザによる操作の内容を識別して圧縮強度の情報を取得し、取得した圧縮強度をＲＡＭ等に記憶することにより実現することができる。
尚、強度取得部３１４が入力する圧縮強度の情報の数は、調査数決定部３１３で決定された調査数Ｎ1以上であれば、必ずしも調査数決定部３１３で決定された調査数Ｎ1である必要はない。調査数決定部３１３で決定された調査数Ｎ1を超える数の圧縮強度の情報を入力した場合、強度取得部３１４は、例えば、予め設定された条件に基づいて、調査数決定部３１３で決定された調査数Ｎ1の圧縮強度を選択することができる。
【００２０】
［強度平均部３１５］
強度平均部３１５は、強度取得部３１４が入力した「調査数Ｎ1の圧縮強度」の平均σcave［Ｎ／ｍｍ2］を求める。例えば、調査数決定部３１３で決定された調査数Ｎ1が３である場合、強度平均部３１５は、強度取得部３１４が入力した「３つの圧縮強度」を３で除算する。
強度平均部３１５は、例えば、ＣＰＵが、「調査数Ｎ1の圧縮強度」をＮ1で除算する計算を行って平均値を求め、求めた結果をＲＡＭ等に記憶することにより実現することができる。尚、以下の説明では、「調査数Ｎ1の圧縮強度の平均」を必要に応じて「平均強度」と称する。
【００２１】
［強度許容値設定部３１６］
強度許容値設定部３１６は、強度平均部３１５で求められた平均強度σcaveから誤差Ｅcを減算し、減算した値に安全係数η［−］を乗算して、浮き無し領域における「コンクリートの圧縮強度の許容値σcp」を求める。
図３は、コンクリートの圧縮強度の分布の一例を示す図である。
図３において、標本平均Ｘaは、強度平均部３１５で求められたものであり、標準偏差σcは標準偏差設定部３１１で設定されたものであり、誤差Ｅcは誤差設定部３１２で設定されたものである。この場合、母平均μは（１−α1）×１００［％］の信頼度で信頼区間Ａ１に存在することになる。圧縮強度の許容値が小さいほど厳しい条件となるので、本実施形態では、この信頼区間Ａ１に入っていないもののうち、信頼区間Ａ１の下限値を下回るものを不良とする。信頼区間Ａ１の下限値は（１）式及び（２）式から「Ｘa−Ｅc」となるので、標本平均Ｘaから誤差Ｅcを減算した値を特性値とし、この特性値に安全係数ηを乗算したものを「コンクリートの浮き無し領域における圧縮強度の許容値」とする。ここで、長期的な振動（日常的に生じる風や車両の通過等による小さな振動）についての安全係数ηよりも、短期的な振動（地震等による一時的な大きな振動）についての安全係数ηを大きくする。安全係数ηは、耐力評価装置１００に予め設定されているものであり、例えば、長期的な振動についての安全係数ηを１／３に、短期的な振動についての安全係数ηを２／３にすることができる。
【００２２】
浮き無し領域における「コンクリートの圧縮強度の許容値」の具体例として、標準偏差設定部３１１で設定された標準偏差σcと、誤差設定部３１２で設定された誤差Ｅcとが共に５［Ｎ／ｍｍ2］であり、強度平均部３１５で求められた平均強度σcaveが２１．２［Ｎ／ｍｍ2］であるとすると、特性値は１６．２（＝２１．２−５）［Ｎ／ｍｍ2］となる。よって、長期的な振動に対する浮き無し領域における「コンクリートの圧縮強度の許容値σcp」は５．４（＝１６．２×１／３）［Ｎ／ｍｍ2］となり、短期的な振動に対する浮き無し領域における「コンクリートの圧縮強度の許容値」は１０．８（＝１６．２×２／３）［Ｎ／ｍｍ2］となる。
強度許容値設定部３１６は、例えば、ＣＰＵが、強度平均部３１５で求められた平均強度σcaveから誤差Ｅcを減算し、減算した値に安全係数ηを乗算する計算を行い、計算した結果をＲＡＭ等に記憶することにより実現することができる。
【００２３】
＜鉄筋設定部３２０＞
［標準偏差設定部３２１］
標準偏差設定部３２１は、鉄筋の浮き無し領域における腐食率の標準偏差σs［％］の情報を、ユーザによるユーザーインターフェースの操作に基づいて入力する。鉄筋の腐食率の標準偏差σsは、過去の実績値に基づくものである。例えば、耐力の評価対象であるコンクリート構造物１０や、コンクリート構造物１０と用途が同一である他のコンクリート構造物の所定の部材の浮き無し領域における複数箇所の鉄筋の腐食率［％］を求めておく。そして、求めた腐食率の分布に基づいて、鉄筋の腐食率の標準偏差σsを得る。
標準偏差設定部３２１は、例えば、ＣＰＵが、ユーザーインターフェースのユーザによる操作の内容を識別して、鉄筋の浮き無し領域における腐食率の標準偏差σsの情報を取得し、取得した鉄筋の浮き無し領域における腐食率の標準偏差σsをＲＡＭ等に記憶することにより実現することができる。尚、鉄筋の腐食率とは、腐食後の鉄筋の断面積を、鉄筋の断面積の仕様値（使用前の鉄筋の断面積）で除算した値を求め、１から求めた値を減算した値に１００を乗算したものである。また、鉄筋の腐食率の算定において、鉄筋の断面積の代わりに鉄筋重量を用いても良い。腐食後の鉄筋の断面積は、例えば、錆を落とした鉄筋の断面積を測定することにより得られる。尚、ここでは、鉄筋の腐食率の標準偏差σsを標準偏差設定部３２１が入力する場合を例に挙げて説明したが、必ずしもこのようにする必要はない。すなわち、鉄筋の腐食率の測定結果のデータを入力し、入力したデータから鉄筋の腐食率の標準偏差σsを計算するようにしてもよい。また、鉄筋の腐食率の標準偏差σsは、劣化領域で同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。
【００２４】
［誤差設定部３２２］
誤差設定部３２２は、鉄筋の浮き無し領域における腐食率の標本平均に対して許容する誤差Ｅsの最大値［％］（以下の説明では、必要に応じて誤差Ｅsと称する）の情報を、ユーザによるユーザーインターフェースの操作に基づいて入力する。
誤差設定部３２２は、例えば、例えば、ＣＰＵが、ユーザーインターフェースのユーザによる操作の内容を識別して誤差Ｅsの情報を取得し、取得した誤差ＥsをＲＡＭ等に記憶することにより実現することができる。
尚、鉄筋の浮き無し領域における腐食率の標準偏差σsと誤差Ｅsとを同じにする場合や、鉄筋の浮き無し領域における腐食率の標準偏差σsから誤差Ｅsを求める場合には、ユーザによるユーザーインターフェースの操作を行わずに誤差Ｅsを取得することができる。
【００２５】
［調査数決定部３２３］
調査数決定部３２３は、ユーザによるユーザーインターフェースの操作に基づいて、信頼度を（１−α2）×１００［％］としたときの変数α2［−］の情報を入力する。そして、調査数決定部３１３は、鉄筋の浮き無し領域における腐食率の標準偏差σsと、誤差Ｅsと、変数α2とに基づいて、以下の（５）式により、鉄筋の浮き無し領域における腐食率の調査数Ｎ2［個］を算出し、算出した調査数Ｎ2の情報をコンピュータディスプレイに表示してユーザに報知する。
Ｎ2＝[Ｚ（α2／２）×σs÷Ｅs]2  ・・・（５）
（５）式において、Ｚ（α2／２）は、正規分布において上側確率がα2／２になる値である。また、（５）式の右辺の小数点以下は切り上げるものとする。
調査数決定部３２３は、例えば、例えば、ＣＰＵが、ユーザーインターフェースのユーザによる操作の内容を識別して変数α2の情報を取得し、鉄筋の浮き無し領域における腐食率の標準偏差σsと、誤差Ｅsと、変数α2とに基づいて、（５）式の計算を行うことにより、鉄筋の浮き無し領域における腐食率の調査数Ｎ2を求め、求めた調査数Ｎ2をＲＡＭ等に記憶すると共にコンピュータディスプレイに表示することにより実現することができる。尚、ここでは、変数α2の情報を取得するようにしたが、Ｚ（α2／２）の情報を取得するようにしてもよい。また、変数α2の情報は所定の値で一定（固定値）であってもよい。
【００２６】
［腐食率取得部３２４］
作業者は、コンクリート構造物１０の浮き無し領域から、調査数決定部３２３で決定された調査数Ｎ2のサンプルを取り出し、取り出したサンプルのそれぞれについて腐食率の測定値を得る。
その後、ユーザは、耐力評価装置１００のユーザーインターフェースを操作して、調査数決定部３２３で決定された調査数Ｎ2の腐食率の情報を設定する。腐食率取得部３２４は、この腐食率の情報を入力する。
腐食率取得部３２４は、例えば、ＣＰＵが、ユーザーインターフェースのユーザによる操作の内容を識別して腐食率の情報を取得し、取得した腐食率をＲＡＭ等に記憶することにより実現することができる。
尚、腐食率取得部３２４が入力する腐食率の情報の数は、調査数決定部３２３で決定された調査数Ｎ2以上であれば、必ずしも調査数決定部３２３で決定された調査数Ｎ2である必要はない。調査数決定部３２３で決定された調査数Ｎ2を超える数の腐食率の情報を入力した場合、腐食率取得部３２４は、例えば、予め設定された条件に基づいて、調査数決定部３２３で決定された調査数Ｎ2の腐食率を選択することができる。
【００２７】
［腐食率平均部３２５］
腐食率平均部３２５は、腐食率取得部３２４が入力した「調査数Ｎ2の腐食率」の平均Ｆave［％］を求める。例えば、調査数決定部３２３で決定された調査数Ｎ2が３である場合、腐食率平均部３２５は、腐食率取得部３２４が入力した「３つの腐食率の合計値」を３で除算する。
腐食率平均部３２５は、例えば、ＣＰＵが、「調査数Ｎ2の腐食率」をＮ2で除算する計算を行って平均値を求め、求めた結果をＲＡＭ等に記憶することにより実現することができる。尚、以下の説明では、「調査数Ｎ2の腐食率の平均」を必要に応じて「平均腐食率」と称する。
【００２８】
［腐食量設定部３２６］
腐食量設定部３２６は、腐食率平均部３２５で求められた平均腐食率Ｆaveに誤差Ｅs加算し、加算した値から、浮き無し領域における「各鉄筋の断面積の設定値Ｄ」を求める。
図４は、コンクリート構造物の鉄筋の腐食率の分布の一例を示す図である。
図４において、標本平均Ｘaは、腐食率平均部３２５で求められたものとなり、標準偏差σは標準偏差設定部３２１で設定されたものとなり、誤差Ｅsは誤差設定部３２２で設定されたものとなる。この場合、母平均μは（１−α2）×１００［％］の信頼度で信頼区間Ａ２に存在することになる。引張応力の計算に際し、鉄筋の腐食率が大きいほど厳しい条件となるので、本実施形態では、信頼区間Ａ２の上限値のものを、浮き無し領域における「鉄筋の腐食率」とする。信頼区間Ａ２の上限値は（５）式及び（２）式（ただし、α1をα2、σcをσs、Ｎ1をＮ2にする）から「Ｘa＋Ｅs」となるので、標本平均Ｘaに誤差Ｅsを加算した値を特性値とし、この特性値を、浮き無し領域における「鉄筋の腐食率の設定値」とする。
そして、腐食量設定部３２６は、以下の（６）式の計算を行うことにより、浮き無し領域における「各鉄筋の断面積の設定値Ｄ［ｃｍ2］」を求める。
Ｄ＝Ｓ×（１−Ｆ÷１００）  ・・・（６）
ここで、Ｓは浮き無し領域における「各鉄筋の断面積」の仕様値［ｃｍ2］であり、Ｆは、浮き無し領域における「鉄筋の腐食率の設定値（＝Ｆave＋Ｅs）［％］」である。
【００２９】
浮き無し領域における「鉄筋の断面積の設定値」の具体例として、標準偏差設定部３２１で設定された標準偏差σsと、誤差設定部３２２で設定された誤差Ｅsとが共に３．９［％］であり、腐食率平均部３２５で求められた平均腐食率Ｆaveが１２．１［％］であるとすると、特性値は１６．０（＝１２．１＋３．９）［％］となる。よって、浮き無し領域における「鉄筋の断面積」の仕様値Ｓが３．８７１［ｃｍ2］である（Ｄ２２である）とすると、当該鉄筋の断面積の設定値は、３．２５２（＝３．８７１×（１−０．１６））［ｃｍ2］となる。
腐食量設定部３２６は、例えば、ＣＰＵが、腐食率平均部３２５で求められた平均腐食率Ｆaveに誤差Ｅsを加算し、加算した値Ｆを用いて（６）式の計算を行い、計算した結果をＲＡＭ等に記憶することにより実現することができる。
【００３０】
（浮き発生領域設定部４００、剥落領域設定部５００）
浮き発生領域設定部４００・剥落領域設定部５００は、それぞれ、浮き発生領域における「『コンクリートの圧縮応力の許容値』と『鉄筋の断面積の設定値』」・かぶり剥落領域における「『コンクリートの圧縮応力の許容値』と『鉄筋の断面積の設定値』」を導出する。浮き発生領域設定部４００・剥落領域設定部５００は、浮き無し領域設定部３００における「浮き無し領域」を、それぞれ「浮き発生領域」、「かぶり剥落領域」に置き換えることにより説明することができるので、ここでは、これらの詳細な説明を省略する。
【００３１】
（構造計算部６００）
構造計算部６００は、コンクリート構造物１０に所定の荷重が加わった場合（曲げモーメントを受けた場合）のコンクリート構造物１０の各部（個々の劣化領域）に発生する応力を、前述した短期的な振動及び長期的な振動が生じたときのそれぞれの場合について計算する。
＜一般解析部６０１＞
一般解析部６０１は、浮き無し領域設定部３００の腐食量設定部３２６で求められた「浮き無し領域における『各鉄筋の断面積』の設定値Ｄ」を、浮き無し領域における各鉄筋の断面積として、浮き無し領域の「コンクリートに発生する圧縮応力σcと、鉄筋に発生する引張応力σs」を、コンクリート構造物１０の各部材１１〜１３の浮き無し領域のそれぞれについて求める。例えば、複数の部材に浮き無し領域がある場合には、それぞれの浮き無し領域について、コンクリートに発生する圧縮応力σcと、鉄筋に発生する引張応力σsとを求めることになる。浮き無し領域は、コンクリートが鉄筋から浮いていない健全な領域であるので、コンクリートと鉄筋とが一体で挙動するものとして構造計算することができる。
【００３２】
図５は、解析対象の部材の横断面の一例を示す図である。例えば、図５に示すような単鉄筋矩形断面１０００が曲げモーメントＭ［Ｎ・ｍｍ］を受けた場合、一般解析部６０１は、以下の（７）式によりコンクリート１００１に発生する圧縮応力σc［Ｎ／ｍｍ2］を求め、以下の（８）式により鉄筋１００２ａ〜１００２ｃの引張応力σs［Ｎ／ｍｍ2］を求める。
σc＝２×Ｍ／[ｂ×ｘ×（ｄ−ｘ／３）]  ・・・（７）
σs＝Ｍ／[Ａs×（ｄ−ｘ／３）]  ・・・（８）
ここで、ｘは中立軸高さ［ｍｍ］であり、Ａsは鉄筋１００２ａ〜１００２ｃの断面積（＝Ｄ）［ｍｍ2］である。
一般解析部６０１は、例えばＣＰＵが、腐食量設定部３２６で求められた「浮き無し領域における『各鉄筋の断面積』の設定値Ｄ」をＲＡＭ等から読み出して、例えば（７）式や（８）式の計算を行い、計算した結果をＲＡＭ等に記憶することにより実現することができる。尚、鉄筋とコンクリートの形態によって（７）式や（８）式の計算式は種々の計算式に変更されるが、それらは公知の技術で実現できるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
【００３３】
＜ＦＥＭ解析部６０２＞
前述したように、浮き無し領域は、コンクリートが鉄筋から浮いていない領域であるので、コンクリートと鉄筋とが一体で挙動するものとして構造計算することができる。これに対し、浮き発生領域とかぶり剥落領域では、コンクリートと鉄筋とが一体で挙動せず、変形性能も評価できないので、コンクリートと鉄筋との付着応力をパラメータに含む計算を行う必要がある。そこで、本実施形態では、ＦＥＭ解析部６０２は、ＦＥＭ（Finite Element Method；有限要素法）を使って、浮き発生領域・かぶり剥落領域の「『コンクリートに発生する圧縮応力σc』、『鉄筋に発生する引張応力σs』」を、コンクリート構造物１０の各部材１１〜１３の浮き発生領域、かぶり剥落領域のそれぞれについて求めるようにする。例えば、複数の部材に浮き発生領域がある場合には、それぞれの浮き発生領域について、コンクリートに発生する圧縮応力σcと、鉄筋に発生する引張応力σsとを求めることになる。
【００３４】
図６は、ＦＥＭにより構造計算を行う際のコンクリートと鉄筋のモデルの一例を概念的に示す図である。
図６（ａ）に示すように、コンクリートをソリッド要素２００１とし、鉄筋をバー要素２００２とし、鉄筋とコンクリートとの付着を非線形のばね要素２００３としてモデル化することができる。本実施形態では、浮き発生領域とかぶり剥落領域については、ばね要素２００３により表現される付着応力（Ｎ／ｍｍ2）を０（ゼロ）とし、図６（ｂ）に示すように、ソリッド要素２００１（コンクリート）とバー要素２００２とが物理的に縁が切れているものとして計算を行う。
【００３５】
ＦＥＭ解析部６０２は、浮き発生領域設定部４００の腐食量設定部４２６（剥落領域設定部５００の腐食量設定部５２６）で求められた「浮き発生領域における『各鉄筋の断面積』の設定値Ｄ」（「かぶり剥落領域における『各鉄筋の断面積』の設定値Ｄ」）を、浮き発生領域（かぶり剥落領域）における各鉄筋の断面積として、以上のようなモデルに与えてＦＥＭにより構造計算を行い、浮き無し領域（かぶり剥落領域）の「コンクリートに発生する圧縮応力σcと、鉄筋に発生する引張応力σs」を求める。
ＦＥＭ解析部６０２は、例えばＣＰＵが、腐食量設定部４２６（５２６）で求められた「浮き発生領域における『各鉄筋の断面積』の設定値Ｄ」（「かぶり剥落領域における『各鉄筋の断面積』の設定値Ｄ」）をＲＡＭ等から読み出して、前述したモデル等を使ってＦＥＭにより構造計算を行い、解析した結果をＲＡＭ等に記憶することにより実現することができる。
【００３６】
尚、コンクリート構造物の構造計算をＦＥＭにより行い、コンクリートに発生する圧縮応力σcと、鉄筋に発生する引張応力σsとを求める手法は公知の技術で実現できるので、ここでは、その詳細を省略する。
また、ここでは、ＦＥＭにより構造計算を行う場合を例に挙げて説明したが、鉄筋の断面積と、コンクリート及び鉄筋の付着応力とをパラメータに含む計算を行って、コンクリートに発生する圧縮応力σcと、鉄筋に発生する引張応力σsとを求めるようにするものであれば、構造計算の手法はＦＥＭに限定されるものではない。
また、浮き無し領域についてもＦＥＭにより構造計算を行うようにしてもよい。この場合、浮き無し領域については、付着応力として０（ゼロ）以外の値（鉄筋の腐食率に応じた付着応力）を与えるようにすればよい。
鉄筋の腐食率に応じた付着応力τ［Ｎ／ｍｍ2］は、例えば以下の（９）式で表される。
τ＝β×0.4×0.9×ｆc2/3×[１−exp（−40×（ｓ／Ｄ）0.6）]  ・・・（９）
ここで、βは定数、ｆcはコンクリートの圧縮強度［Ｎ／ｍｍ2］、ｓは鉄筋のずれ［ｍｍ］、Ｄは鉄筋の直径［ｍｍ］である。
従来は、浮き発生領域やかぶり剥落領域についても（９）式のように鉄筋の腐食率に応じた付着応力があるものとしてＦＥＭにより、コンクリートに発生する圧縮応力σcと、鉄筋に発生する引張応力σsとを求めるようにした。これに対し、本実施形態では、浮き発生領域及びかぶり剥落領域については、付着応力τが０（ゼロ）であるとしてＦＥＭにより、コンクリートに発生する圧縮応力σcと、鉄筋に発生する引張応力σsとを求める。
【００３７】
＜評価部７００＞
評価部７００は、コンクリートに発生する圧縮応力σcの計算値が許容値以下であるか否と、鉄筋に発生する引張応力σsの計算値が許容値以下であるか否かを、コンクリート構造物１０の個々の劣化領域ごとに判別するための処理を行う。
図７は、コンクリートに発生する圧縮応力と、コンクリートの圧縮強度の許容値とを示す図である。
図１に示す例では、７つ領域１１ａ、１２ａ〜１２ｃ、１３ａ〜１３ｃがあるので、評価部７００は、例えば、図７に示すような７つのテーブル３００１〜３００７を作成する。各テーブル３００１〜３００７には、「領域を特定する情報」と、「その領域の長期的（短期的）な振動に対する『コンクリートの圧縮応力σc・鉄筋の引っ張り応力σs』の計算値」と、「その領域の長期的（短期的）な振動に対する『コンクリートの圧縮応力σc・鉄筋の引張応力σs』の許容値」とが含まれる。尚、鉄筋の材料特性（性質）は劣化が生じても変わらないので、鉄筋の引張強度の許容値は、当該鉄筋の仕様から定まるものである。よって、図７において、鉄筋に発生する引張応力σsの許容値３０１０、３０２０は、鉄筋の仕様値となる。
【００３８】
評価部７００は、例えば、図７に示すような７つのテーブル３００１、３００７に示す情報をコンピュータディスプレイに表示する。本実施形態では、評価部７００は、許容値を超える大きな発生応力の部分を赤で表示すること等により、許容値を超える大きな発生応力と、許容値以下の発生応力とを区別して表示する。ユーザは、許容値を超える大きな発生応力が生じている領域を見ることにより、コンクリート構造物１０のどの領域を補修すればよいのかを容易に判別することができる。また、ユーザは、許容値と発生応力との差を見ることにより、コンクリート構造物１０をどの程度の規模で補修すればよいのかを容易に判別することができる。
評価部７００は、例えば、ＣＰＵが、各領域１１ａ、１２ａ〜１２ｃ、１３ａ〜１３ｃの「コンクリートに発生する圧縮応力σcと、鉄筋に発生する引張応力σs」をＲＡＭ等から読み出して、図７に示すような表示を行うための処理を行うことにより実現することができる。
【００３９】
次に、図８〜図１１のフローチャートを参照しながら、耐力評価装置の処理の一例を説明する。
図８は、耐力評価装置の処理の一例を説明するメインフローチャートである。
まず、ステップＳ１において、領域設定部２００は、解析対象であるコンクリート構造物１０の領域を劣化区分に応じて分類した複数の劣化領域（浮き無し領域、浮き発生領域、及びかぶり剥落領域）の情報を、ユーザによるユーザーインターフェースの操作に基づいて入力し、記憶する。
このように本実施形態では、例えば、ステップＳ１の処理を行うことによって領域設定工程の一例が実現される。
【００４０】
次に、ステップＳ２において、コンクリート設定部３１０、４１０、又は５１０は、（１）式により、各劣化領域における圧縮強度の調査数Ｎ1を算出し、算出した調査数Ｎ1の情報をコンピュータディスプレイに表示してユーザに報知する強度用調査数決定処理を行う。強度用調査数決定処理の詳細については、図９を参照しながら後述する。尚、ここでは、浮き無し領域、浮き発生領域、かぶり剥落領域の順で処理を行うものとする。したがって、最初にステップＳ２を行う場合には、コンクリート設定部３１０により、浮き無し領域における圧縮強度の調査数Ｎが得られる。
次に、ステップＳ３において、コンクリート設定部３１０、４１０、又は５１０は、各劣化領域における「コンクリートの圧縮強度の許容値」を算出して記憶する強度許容値設定処理を行う。強度許容値設定処理の詳細については、図１０を参照しながら後述する。尚、前述したように、ここでは、浮き無し領域、浮き発生領域、かぶり剥落領域の順で処理を行うので、最初にステップＳ３を行う場合には、コンクリート設定部３１０により、浮き無し領域における「コンクリートの圧縮強度の許容値」が得られる。
【００４１】
次に、ステップＳ４において、領域設定部２００は、浮き無し領域、浮き発生領域、及びかぶり剥落領域の全てについて処理を行ったか否かを判定する。この判定の結果、浮き無し領域、浮き発生領域、及びかぶり剥落領域の全てについて処理を行っていない場合には、ステップＳ５に進む。ステップＳ５に進むと、領域設定部２００は、未だ指定していない劣化領域を指定する。そして、前述したステップＳ２に戻り、指定した劣化領域に対する処理が行われる。前述したように、ここでは、浮き無し領域、浮き発生領域、かぶり剥落領域の順で処理を行うので、領域設定部２００は、この順で劣化領域を指定する。
【００４２】
浮き無し領域、浮き発生領域、及びかぶり剥落領域の全てについて処理が行われると、ステップＳ６に進む。ステップＳ６に進むと、鉄筋設定部３２０、４２０、又は５２０は、（５）式により、各劣化領域における腐食率の調査数Ｎ2を算出し、算出した調査数Ｎ2の情報をコンピュータディスプレイに表示してユーザに報知する腐食用調査数決定処理を行う。腐食用調査数決定処理の詳細については、図９を参照しながら後述する。尚、ここでは、浮き無し領域、浮き発生領域、かぶり剥落領域の順で処理を行うものとする。したがって、最初にステップＳ６を行う場合には、鉄筋設定部３２０により、浮き無し領域における腐食率の調査数Ｎ2が得られる。
【００４３】
次に、ステップＳ７において、鉄筋設定部３２０、４２０、又は５２０は、各劣化領域における「各鉄筋の断面積の設定値」を算出して記憶する腐食量設定処理を行う。腐食量設定処理の詳細については、図１１を参照しながら後述する。尚、前述したように、ここでは、浮き無し領域、浮き発生領域、かぶり剥落領域の順で処理を行うので、最初にステップＳ７を行う場合には、鉄筋設定部３２０により、浮き無し領域における「各鉄筋の断面積の設定値」が得られる。
次に、ステップＳ８において、領域設定部２００は、浮き無し領域、浮き発生領域、及びかぶり剥落領域の全てについて処理を行ったか否かを判定する。この判定の結果、浮き無し領域、浮き発生領域、及びかぶり剥落領域の全てについて処理を行っていない場合には、ステップＳ９に進む。ステップＳ９に進むと、領域設定部２００は、未だ指定していない劣化領域を指定する。そして、前述したステップＳ６に戻り、指定した劣化領域に対する処理が行われる。前述したように、ここでは、浮き無し領域、浮き発生領域、かぶり剥落領域の順で処理を行うので、領域設定部２００は、この順で劣化領域を指定する。
【００４４】
浮き無し領域、浮き発生領域、及びかぶり剥落領域の全てについて処理が行われると、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０に進むと、構造計算部６００は、コンクリート構造物１０に所定の荷重が加わった場合（短期的な振動及び長期的な振動が生じた場合）のコンクリート構造物１０の各部に発生する応力を計算する。このとき、ステップＳ７で得られた「各劣化領域における各鉄筋の断面積の設定値Ｄ」を入力値として計算を行う。また、浮き無し領域については、コンクリートと鉄筋とが一体で挙動するものとして一般解析部６０１が構造計算を行うことによって、浮き無し領域の「コンクリートに発生する圧縮応力σcと、鉄筋に発生する引張応力σs」を、コンクリート構造物１０の各部材１１〜１３の浮き無し領域のそれぞれについて求める。一方、浮き発生領域及びかぶり剥落領域については、コンクリートと鉄筋との付着応力が０（ゼロ）であるとして、ＦＥＭ解析部６０２がＦＥＭにより構造計算を行うことによって、浮き発生領域及びかぶり剥落領域の「コンクリートに発生する圧縮応力σcと、鉄筋に発生する引張応力σs」を、コンクリート構造物１０の各部材１１〜１３の浮き発生領域及びかぶり剥落領域のそれぞれについて求める。
以上のように本実施形態では、例えば、ステップＳ１０の処理を行うことにより構造計算工程の一例が実現される。
【００４５】
次に、ステップＳ１１において、評価部７００は、ステップＳ１０における計算の結果（各劣化領域のコンクリートに発生する圧縮応力σcと、鉄筋に発生する引張応力σs）と、ステップＳ３における計算の結果（各劣化領域における「コンクリートの圧縮強度の許容値σcp」）と、予め設定されている「鉄筋の圧縮強度の許容値」と、ステップＳ１で得られた劣化領域とに基づいて、コンクリートに発生する圧縮応力σcの計算値及び許容値と、鉄筋に発生する引張応力σsの計算値及び許容値を、劣化領域１１ａ、１２ａ〜１２ｃ、１３ａ〜１３ｃ毎に分けてコンピュータディスプレイに表示する（図７を参照）。このとき、評価部７００は、許容値を超える計算値を赤で表示する等して、計算値が許容値を超えるものとそうでないものとを区別して表示する。
以上のように本実施形態では、例えば、ステップＳ１１の処理を行うことにより評価工程の一例が実現される。
そして、図８のフローチャートによる処理を終了する。
尚、図８において、ステップＳ２〜Ｓ５の処理と、ステップＳ６〜Ｓ９の処理の順番を入れ替えても良い。また、「ステップＳ１」、「ステップＳ２〜Ｓ５」、「ステップＳ６〜Ｓ９」、「ステップＳ１０・Ｓ１１」を個別に行うようにしてもよい。
【００４６】
次に、図９のフローチャートを参照しながら、図８のステップＳ２における強度用調査数決定処理と、図８のステップＳ６における腐食用調査数決定処理の詳細を説明する。尚、コンクリート設定部３１０、４１０、５１０（鉄筋設定部３２０、４２０、５２０）の処理は、処理対象となる劣化領域（浮き無し領域、浮き発生領域、かぶり剥落領域）が異なるだけであるので、ここでは、コンクリート設定部３１０（鉄筋設定部３２０）の処理について説明し、その他のコンクリート設定部４１０、５１０（鉄筋設定部４２０、５２０）の処理の詳細な説明を省略する。
まず、ステップＳ２１において、標準偏差設定部３１１（３２１）は、コンクリートの浮き無し領域における圧縮強度（鉄筋の浮き無し領域における腐食率）の標準偏差σc（σs）の情報を、ユーザによるユーザーインターフェースの操作に基づいて入力して記憶する。
このように本実施形態では、例えば、ステップＳ２１の処理を行うことにより第１の標準偏差設定工程、第２の標準偏差設定工程の一例が実現される。
【００４７】
次に、ステップＳ２２において、誤差設定部３１２（３２２）は、コンクリートの浮き無し領域における圧縮強度（鉄筋の浮き無し領域における腐食率）の標本平均に対して許容する誤差Ｅc（Ｅs）の情報を、ユーザによるユーザーインターフェースの操作に基づいて入力して記憶する。
次に、ステップＳ２３において、調査数決定部３１３（３２３）は、変数α1（α2）の情報を、ユーザによるユーザーインターフェースの操作に基づいて入力して記憶する。
このように本実施形態では、例えば、ステップＳ２３の処理を行うことにより変数取得工程の一例が実現される。
次に、ステップＳ２４において、調査数決定部３１３（３２３）は、（１）式（（５）式）により、コンクリートの浮き無し領域における圧縮強度の調査数Ｎ1（鉄筋の浮き無し領域における腐食率の調査数Ｎ2）を計算して記憶する。
このように本実施形態では、例えば、ステップＳ２４の処理を行うことにより第１の調査数決定工程、第２の調査数決定工程の一例が実現される。
そして、図９のフローチャートによる処理を終了する。尚、誤差Ｅc（Ｅs）と標準偏差σc（σs）とが等しい場合や、標準偏差σc（σs）から誤差Ｅc（Ｅs）が求められる場合には、ステップＳ２１又はＳ２２の処理を省略することができる。また、変数α1（α2）が規定値である場合には、ステップＳ２３の処理を省略することができる。
【００４８】
次に、図１０のフローチャートを参照しながら、図８のステップＳ３における強度許容値設定処理の詳細を説明する。尚、コンクリート設定部３１０、４１０、５１０処理は、処理対象となる劣化領域（浮き無し領域、浮き発生領域、かぶり剥落領域）が異なるだけであるので、ここでは、コンクリート設定部３１０の処理について説明し、その他のコンクリート設定部４１０、５１０の処理の詳細な説明を省略する。
まず、ステップＳ３１において、強度取得部３１４は、図８のステップＳ２（図９のステップＳ２３）で求められた調査数Ｎ1の「浮き無し領域における圧縮強度の情報」を、ユーザによるユーザーインターフェースの操作に基づいて入力して記憶する。尚、前述したように、図８のステップＳ２（図９のステップＳ２３）で求められた調査数Ｎ1を超える数の「浮き無し領域における圧縮強度の情報」が入力された場合、強度取得部３１４は、予め設定された条件に基づいて、図８のステップＳ２（図９のステップＳ２３）で求められた調査数Ｎ1の「浮き無し領域における圧縮強度」を選択する。
以上のように本実施形態では、例えば、ステップＳ３１の処理を行うことにより強度取得工程の一例が実現される。
【００４９】
次に、ステップＳ３２において、強度平均部３１５は、ステップＳ３１で入力された「浮き無し領域における圧縮強度」の平均（平均強度σcave）を求めて記憶する。
このように本実施形態では、例えば、ステップＳ３２の処理を行うことにより強度平均工程の一例が実現される。
次に、ステップＳ３３において、強度許容値設定部３１６は、ステップＳ３２で求められた平均強度σcaveから誤差Ｅcを減算し（＝σcave−Ｅc）、減算した値に、長期的な振動に対する安全係数η1と、短期的な振動に対する安全係数η2をそれぞれ乗算して（＝（σcave−Ｅc）×η1、（σcave−Ｅc）×η2）、浮き無し領域における「コンクリートの圧縮強度の許容値σcp」を算出し、記憶する。
このように本実施形態では、例えば、ステップＳ３３の処理を行うことにより強度許容値設定工程の一例が実現される。
そして、図１０のフローチャートによる処理を終了する。
【００５０】
次に、図１１のフローチャートを参照しながら、図８のステップＳ７の腐食量設定処理の詳細を説明する。尚、鉄筋設定部３２０、４２０、５２０処理は、処理対象となる劣化領域（浮き無し領域、浮き発生領域、かぶり剥落領域）が異なるだけであるので、ここでは、鉄筋設定部３２０の処理について説明し、その他の鉄筋設定部４２０、５２０の処理の詳細な説明を省略する。
まず、ステップＳ４１において、腐食率取得部３２４は、図８のステップＳ６（図９のステップＳ２３）で求められた調査数Ｎ2の「浮き無し領域における鉄筋の腐食率の情報」を、ユーザによるユーザーインターフェースの操作に基づいて入力して記憶する。尚、前述したように、図８のステップＳ６（図９のステップＳ２３）で求められた調査数Ｎ2を超える数の「浮き無し領域における鉄筋の腐食率の情報」が入力された場合、腐食率取得部３２４は、予め設定された条件に基づいて、図８のステップＳ６（図９のステップＳ２３）で求められた調査数Ｎ2の「浮き無し領域における鉄筋の腐食率」を選択する。
以上のように本実施形態では、例えば、ステップＳ４１の処理を行うことにより腐食率取得工程の一例が実現される。
【００５１】
次に、ステップＳ４２において、腐食率平均部３２５は、ステップＳ４１で入力された「浮き無し領域における鉄筋の腐食率」の平均（平均腐食率Ｆave）を算出して記憶する。
このように本実施形態では、例えば、ステップＳ４２の処理を行うことにより腐食率平均工程の一例が実現される。
次に、ステップＳ４３において、腐食量設定部３２６は、ステップＳ４２で算出された平均腐食率Ｆaveに誤差Ｅsを加算したもの（＝Ｆave＋Ｅs）を「浮き無し領域における鉄筋の腐食率Ｆ」とし、（６）式により、浮き無し領域における「各鉄筋の断面積Ｄ（ｃｍ2）」を算出して記憶する。
このように本実施形態では、例えば、ステップＳ４３の処理を行うことにより腐食量設定工程の一例が実現される。
そして、図１１のフローチャートによる処理を終了する。
【００５２】
図１２は、コンクリートに発生する圧縮応力σcの計算値及び許容値と、鉄筋に発生する引張応力σsの計算値及び許容値の計算結果の一例を示す図である。具体的に、図１２（ａ）は、コンクリート構造物の劣化前の計算結果の一例を示す図であり、図１２（ｂ）は、コンクリート構造物のかぶり剥落領域の計算結果の一例を示す図である。
図１２（ａ）に示すように、コンクリート構造物が劣化する前は、計算値は全て許容値以下となる。これに対し、図１２（ｂ）に示すように、コンクリート構造物のかぶり剥落領域では、短期的な振動を加えたときの「コンクリートに発生する圧縮応力σc」を除いて、計算値が許容値を超えていることが分かる。
【００５３】
図１２において、かぶり剥落が起こり鉄筋の断面積が減少すると、劣化前よりもかぶり剥落後の方が、鉄筋に発生する引張応力σsの計算値は大きくなる。また、前述したように、鉄筋の材料特性は劣化前とかぶり剥落後とで変わらないため、鉄筋に発生する引張応力σsの許容値は劣化前とかぶり剥落後とで変わらない。一方、コンクリートについては、劣化により強度自体が低下するので、劣化前よりもかぶり剥落後の方が、コンクリートに発生する圧縮応力σcの許容値は低下する。また、鉄筋の断面積が減少したことによりコンクリートの負担が大きくなるので、コンクリートに発生する圧縮応力σcの計算値は、劣化前よりも、かぶり剥落後の方が大きくなる。
【００５４】
図１３は、コンクリート構造物の全ての領域に対して鉄筋の腐食率に応じた付着応力を与えた場合の耐力評価と（図１３（ａ））、コンクリート構造物の浮き発生領域及びかぶり剥落領域における付着応力を０（ゼロ）とした場合の耐力評価（図１３（ｂ））の結果の一例を示す図である。
図１３（ａ）に示すように、コンクリート構造物の全ての領域に対して鉄筋の腐食率に応じた付着応力を与えると、解析結果４００１は実験結果４００２と一致しない。これに対し、本実施形態のように、コンクリート構造物の浮き発生領域及びかぶり剥落領域における付着応力を０（ゼロ）とすると、解析結果４００３と実験結果４００４とが概ね一致する。
以上の図１２、図１３から、本実施形態による計算は、実際の挙動をよく反映していることが分かる。
【００５５】
以上のように本実施形態では、浮き無し領域、浮き発生領域、及びかぶり剥落領域の３つの劣化領域にコンクリート構造物１０を分類する。そして、Ｎ＝[Ｚ（α／２）×σ÷Ｅ]2（Ｚ（α／２）は正規分布において上側確率がα／２になる値、σは標準偏差、Ｅは、｜標本平均−母平均｜で定まる誤差の最大値）の計算を行って、コンクリートの圧縮強度の調査数と、鉄筋の腐食率の調査数を、分類した劣化領域のそれぞれについて求める。そして、調査数のコンクリートの圧縮強度の平均（平均強度）から誤差Ｅを減算した値に基づいて、該当する劣化領域におけるコンクリートの圧縮強度の許容値を求める。また、鉄筋の腐食率の平均（平均腐食率）に誤差Ｅを加算した値に基づいて、該当する劣化領域における鉄筋の断面積を求める。そして、求めた鉄筋の断面積を入力値として構造計算を行い、コンクリート構造物１０のコンクリートに発生する圧縮応力σcと、鉄筋に発生する引張応力σsとを、コンクリート構造物１０の個々の劣化領域において求める。そして、各劣化領域について求めた「コンクリートに発生する応力σcと、鉄筋に発生する引張応力σs」の計算値と許容値とをユーザに報知する。
【００５６】
したがって、与えられた荷重に対して耐えられなくなる場所を評価したり、具体的にどの程度の応力が発生するのかを評価したりすることができ、コンクリート構造物の耐力評価を従来よりも精密に行うことができるようになる。よって、ユーザは、コンクリート構造物１０のどの領域でどの程度補修すればよいのかを容易に知ることができる。これにより、補修する範囲及び程度を最小限にすることができる。
また、本実施形態では、浮き発生領域、及びかぶり剥落領域については、鉄筋とコンクリートとの間に生じる付着応力τが０（ゼロ）であるとして（鉄筋とコンクリートとが物理的に離れているものとして）構造計算を行うようにした。したがって、鉄筋とコンクリートとの実際の挙動に合わせた構造計算を行うことができる。
【００５７】
尚、本実施形態では、コンクリート構造物１０を、浮き無し領域、浮き発生領域、及びかぶり剥落領域の３つの劣化領域に分類する場合を例に挙げて示した。プラント（例えば鉄鋼業における高炉）のコンクリート構造物では、構造物の見栄えを余り考慮しないので、必ずしもかぶり剥落領域が発生する度にその領域の補修をしない。よって、このようなコンクリート構造物の耐力評価を行う場合には、劣化領域に、かぶり剥落領域を含めることが好ましい。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、コンクリート構造物にかぶり剥落領域がない場合には、コンクリート構造物を、浮き無し領域、及び浮き発生領域に分類することになる。また、浮き無し領域を、浮きが確実に発生していない領域と、浮きが発生している疑いのある領域とに更に細分化して分類してもよい。すなわち、コンクリート構造物を、その劣化の程度に応じた複数の劣化領域に分類していればよい。尚、浮き無し領域は、劣化の程度が０（劣化していない）領域という扱いになる。
また、本実施形態のように、調査数Ｎ1（Ｎ2）のサンプルの圧縮強度（腐食率）の平均を求めるようにすれば、可及的に少ない数のサンプルで、圧縮強度の許容値（腐食率の設定値）を求めることができるので好ましいが、調査数Ｎ1（Ｎ2）を超える数のサンプルの圧縮強度（腐食率）の平均を求めるようにしてもよい。
【００５８】
尚、以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体、又はかかるプログラムを伝送する伝送媒体も本発明の実施の形態として適用することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体などのプログラムプロダクトも本発明の実施の形態として適用することができる。前記のプログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１０    コンクリート構造物
１１    梁部材
１１ａ    浮き無し領域
１２、１３    柱部材
１２ａ、１３ａ    浮き無し領域
１２ｂ、１３ｂ    浮き発生領域
１２ｃ、１３ｃ    かぶり剥落領域
１００    コンクリート構造物の耐力評価装置
２００    領域設定部
３００    浮き無し領域設定部
４００    浮き発生領域設定部
５００    剥落領域設定部
６００    構造計算部
７００    評価部
【図１】
2011107040.tif 000005
【図２】
2011107040.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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