(57)【要約】【課題】ＰＣ製品内部の鉄筋の負荷応力を精度高く推定すること。【解決手段】ひずみ量を測定するひずみゲージを貼付した鉄筋に所定の荷重を負荷したときのひずみ量から該鉄筋のヤング率を算出し（ステップＳ１）、ヤング率が算出された鉄筋を用いてＰＣ製品を作製し（ステップＳ２）、作製されたＰＣ製品に所定の荷重を負荷したときのひずみ量の測定値と算出されたヤング率とを用いて、ＰＣ製品内部の鉄筋に対する負荷応力を算出する（ステップＳ３）。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ひずみ量を測定するひずみゲージを貼付した鉄筋に所定の荷重を負荷したときのひずみ量から該鉄筋のヤング率を算出するヤング率算出工程と、
前記鉄筋を用いてプレストレストコンクリート製品を作製する作製工程と、
前記プレストレストコンクリート製品に所定の荷重を負荷したときのひずみ量の測定値と前記ヤング率とを用いて、前記鉄筋に対する負荷応力を算出する負荷応力算出工程と、
を含んだことを特徴とする推定方法。
【請求項２】
前記ひずみゲージは、前記プレストレストコンクリート製品において前記鉄筋に負荷される荷重が相対的に大きい位置に貼付されていることを特徴とする請求項１に記載の推定方法。
【請求項３】
前記作製工程は、前記鉄筋が破断しない負荷応力の上限である許容応力と、算出された前記鉄筋に対する負荷応力とに基づいてプレストレス値を決定し、該プレストレス値を前記鉄筋に負荷してプレストレストコンクリート製品を作製することを特徴とする請求項１または２に記載の推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
引張応力が負荷された鉄筋により圧縮力がかかった状態（プレストレスト）のコンクリート部材からなるプレストレストコンクリート（ＰＣ、Prestressed  Concrete）製品を実環境下で使用中に、ごくまれにＰＣ製品内部の鉄筋が寿命より早い時期に破断する場合がある。この要因の一つには、ＰＣ製品内部の鉄筋に、元から負荷されるプレストレスに加え、ＰＣ製品に負荷される荷重により過剰な応力が追加されることが考えられる。したがって、使用環境下のＰＣ製品内部の鉄筋に負荷される応力を評価すれば、鉄筋に負荷すべき最適なプレストレス値を設定することや、ＰＣ製品の状態の内部の鉄筋に負荷される応力への影響を評価することが可能となる。
【０００３】
従来、ＰＣ製品内部の鉄筋に対する負荷応力（以下、鉄筋の負荷応力とも記す。）は、主に、コンクリートを斫り鉄筋にひずみゲージを貼付し、鉄筋を切断して応力を解放したときのひずみの減少量を測定し、測定されたひずみの減少量と別途得られた鉄筋のヤング率とを用いて算出されていた（非特許文献１参照）。
【０００４】
なお、鉄筋のヤング率は、ひずみに対する負荷応力の関係を表す直線の傾きから求めることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】出水享，肥田研一，伊藤幸広，松田浩，「応力解放法によるＰＣ構造物の現有作用応力の推定方法の開発」，プレストレストコンクリート技術協会，２０１０年１０月，第１９回シンポジウム論文集，ｐ．２４１−２４６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来、鉄筋のヤング率は、例えば、同一の鉄筋素材であっても、コンクリートとの密着性を高めるために溝が施された異形鉄筋のように鉄筋の形状が異なりひずみゲージとの密着性が異なる等、異なる測定環境で求められていた。そのため、負荷応力を算出する環境での鉄筋のヤング率との誤差が生じるおそれがあった。
【０００７】
また、ＰＣ製品内部の鉄筋の負荷応力は、ＰＣ製品のコンクリートを一部破壊して算出するため、鉄筋とコンクリートとの接触状態がＰＣ製品とは異なり、鉄筋の負荷応力も異なるおそれがあった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＰＣ製品内部の鉄筋の負荷応力を精度高く推定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る推定方法は、ひずみ量を測定するひずみゲージを貼付した鉄筋に所定の荷重を負荷したときのひずみ量から該鉄筋のヤング率を算出するヤング率算出工程と、前記鉄筋を用いてプレストレストコンクリート製品を作製する作製工程と、前記プレストレストコンクリート製品に所定の荷重を負荷したときのひずみ量の測定値と前記ヤング率とを用いて、前記鉄筋に対する負荷応力を算出する負荷応力算出工程と、を含んだことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＰＣ製品内部の鉄筋の負荷応力を精度高く推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る推定処理手順を例示するフローチャートである。
【図２】図２は、本実施形態に係るＰＣ製品の荷重負荷試験の概要を示す説明図である。
【図３】図３は、本実施例において負荷された荷重と算出された鉄筋の負荷応力との関係を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。
【００１３】
まず、図１を参照して、本実施形態に係る推定方法の概要について説明する。本実施形態の推定方法には、ヤング率算出工程と、作製工程と、負荷応力算出工程とが含まれる。ヤング率算出工程では、ひずみ量を測定するひずみゲージを貼付した鉄筋に所定の荷重を負荷したときのひずみ量から該鉄筋のヤング率が算出される（ステップＳ１）。作製工程では、ヤング率が算出された鉄筋を用いてプレストレストコンクリート製品が作製される（ステップＳ２）。負荷応力算出工程では、作製されたプレストレストコンクリート製品に所定の荷重を負荷したときのひずみ量の測定値と算出されたヤング率とを用いて、ＰＣ製品内部の鉄筋に対する負荷応力が算出される（ステップＳ３）。以下、各工程について詳細に説明する。
【００１４】
［ヤング率算出工程］
ステップＳ１のヤング率算出工程では、まず、ＰＣ製品に用いられる鉄筋の表面にエポキシ樹脂が塗布され、ひずみ量を測定するひずみゲージが貼付される。次に、この鉄筋に所定のプレストレスを負荷したときのひずみ量が測定され、負荷されたプレストレス値とひずみ量の測定値とから該鉄筋のヤング率が算出される。
【００１５】
なお、このヤング率算出工程において、ヤング率の算出は、例えば、メモリに記憶された処理プログラムを実行するＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等を用いて実現される演算装置が実行する。
【００１６】
また、ひずみゲージの貼付位置は特に限定されないが、例えば、ＰＣ製品にされたときに、鉄筋に負荷される荷重が相対的に大きいことが想定される位置に貼付すればよい。
【００１７】
ここで、ひずみゲージとして、例えば金属ひずみゲージが例示される。金属ひずみゲージには、薄い絶縁体上にジグザグ形状にレイアウトされた金属の抵抗体が取り付けられている。この抵抗体が変形による電気抵抗の変化を検出することによりひずみ量が測定される。本実施形態では、例えば８００ＭＰａのプレストレスに対し、ひずみ量の測定値が３２５１μであったことから、ヤング率は０．２４ＭＰａ／μと算出された。
【００１８】
［作製工程］
ステップＳ２の作製工程では、ひずみゲージが貼付された鉄筋を用いて、ＰＣ製品が作製される。本実施形態では、ＰＣ製品の一例として、高さ８ｍ，設定荷重２ｋＮのコンクリートポールが作製される。ここで、設計荷重とは、コンクリートポールについて許容される荷重の上限値を意味する。
【００１９】
例えば、所定の本数の鉄筋が配筋され、そのうちの数本について引張応力が負荷された状態で固定され、コンクリートポールの下型枠に設置される。次に、コンクリートが流し込まれ、上型枠がはめ込まれ、上下型枠を回転させる遠心成形によりコンクリートが締固められる。蒸気養生や自然養生により養生された後、上下型枠が取り外されてコンクリートポールが作製される。これにより、引張応力が解放されてコンクリートポールにプレストレスによる圧縮応力が負荷される。
【００２０】
なお、このときに得られるひずみ量の測定値は、負荷された引張応力により生じたひずみ量より小さくなる。本実施形態のコンクリートポールでは、ひずみ量の測定値は１９０１μであった。また、このひずみ量の測定値と上記のヤング率算出工程で算出されたヤング率０．２４ＭＰａ／μとの乗算により、プレストレス値は４７０ＭＰａと算出された。以後の工程では、このプレストレス値をオフセットとした。
【００２１】
［負荷応力算出工程］
ステップＳ３の負荷応力算出工程では、作製されたコンクリートポールに所定の荷重を負荷したときのひずみ量の測定値と、ヤング率算出工程で算出されたヤング率とを用いて、コンクリートポール内部の鉄筋に対する負荷応力が算出され、鉄筋の負荷応力の推定値とされる。具体的に、ひずみゲージによる測定値として得られるひずみ量の変化とヤング率０．２４ＭＰａ／μとの乗算により算出される、負荷した荷重により追加された負荷応力と、プレストレス値４７０ＭＰａとを加算して、鉄筋の負荷応力の推定値が得られる。コンクリートポールを作製する前のひずみゲージの値を初期値０とすれば、負荷応力算出工程で得られるひずみゲージによる測定値とヤング率との乗算により、鉄筋の負荷応力の推定値が得られる。
【００２２】
なお、この負荷応力算出工程において、負荷応力の算出は、例えば、メモリに記憶された処理プログラムを実行するＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等を用いて実現される演算装置が実行する。
【００２３】
以上、説明したように、本実施形態の推定方法では、ひずみ量を測定するひずみゲージを貼付した鉄筋に所定の荷重を負荷したときのひずみ量から該鉄筋のヤング率が算出され、ヤング率が算出された鉄筋を用いてコンクリートポールが作製され、作製されたコンクリートポールに所定の荷重を負荷したときのひずみ量の測定値と算出されたヤング率とを用いて、コンクリートポール内部の鉄筋に対する負荷応力が算出される。
【００２４】
これにより、ＰＣ製品の鉄筋のヤング率を使用環境とほぼ同一の測定環境で求め、ＰＣ製品を破壊することなくコンクリートと内部の鉄筋との接触状態を維持したまま、鉄筋の負荷応力を推定することができる。したがって、ＰＣ製品内部の鉄筋の負荷応力を精度高く推定することができる。さらに、ＰＣ製品の例えばコンクリートのひび割れ等の状態が内部の鉄筋の負荷応力にどのように影響するかを評価することが可能となる。
【００２５】
また、鉄筋が破断しない負荷応力の上限である、設定荷重に対応する許容応力を別途求め、許容応力から本実施形態で推定された鉄筋の負荷応力を差し引くことにより、適切なプレストレス値を算出することができる。したがって、より安全なＰＣ製品を作製することが可能となる。
【００２６】
［実施例］
本実施例では、高さ８ｍ、設定荷重２ｋＮのコンクリートポール（ＣＰ、Concrete  Pole）を用い、ひびが形成されたひびありＣＰと、ひびが形成されていないひびなしＣＰとを作製し、荷重を負荷する荷重負荷試験を行って、先に算出されたヤング率を用いて内部の鉄筋の負荷応力を推定した。
【００２７】
なお、ひびありＣＰには、例えば、コンクリートポールの下部の元口から１．６ｍの位置を固定し、コンクリートポールの上部の末口から２５ｃｍの位置を、水平方向に２ｋＮの荷重を負荷して引っ張ることにより、固定した位置の近傍のひずみゲージの直上にひびを形成した。コンクリートポールを立てずに寝かせた状態で、末口から２５ｃｍの位置を鉛直方向に引っ張ってひびを形成してもよい。
【００２８】
図２は、ひびありＣＰの荷重負荷試験の概要を説明するための説明図である。ただし、ひびなしＣＰについても、コンクリート１にひび２が形成されていないこと以外は同様に示すことができる。図２に示すように、立てたＣＰ３の上部の末口から２５ｃｍの位置に、水平方向に荷重を負荷する荷重負荷試験を行った。このときの鉄筋４の表面に貼付されたひずみゲージ５によるひずみ量の測定値と、先に算出された鉄筋４のヤング率とを用いて、鉄筋４の負荷応力を算出した。
【００２９】
図３は、負荷された荷重と算出された鉄筋４の負荷応力との関係を例示する図である。図３に示すように、ひびなしＣＰの内部の鉄筋４の負荷応力と比較して、ひびありＣＰの内部の鉄筋４の負荷応力は大きいことがわかった。例えば、ひびありＣＰへの荷重が３ｋＮの場合に、ひびありＣＰの内部の鉄筋４の負荷応力は４８０ＭＰａであった。これは、ＣＰ３に負荷された荷重により生じる引張応力を、ひびなしＣＰではコンクリート１と鉄筋４とが負担するのに対し、ひびありＣＰでは鉄筋４のみが負担するためであると考えられる。
【００３０】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述および図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００３１】
１  コンクリート
２  ひび
３  コンクリートポール（ＣＰ）
４  鉄筋
５  ひずみゲージ
【図１】
2016205833.tif 000003
【図２】
2016205833.tif 000004
【図３】
2016205833.tif 000005