マスコンクリートの温度応力解析

(マスコンクリートのひび割れ解析)

 

土木、建築の技術者さまへ

 

 マスコンクリートの施工では、セメントの水和熱によるひび割れの発生防止が大きな課題です。 特に近年、構造物の大型化、より高度な品質確保の要請、耐久性確保のための単位セメント量の増大、経験豊富な熟年技術者の不足等の理由でこの課題は益々重要性を増しています。  従来から多くの発注機関の共通仕様書でもマスコンクリートの施工に際し、温度応力および温度ひび割れに対する検討を要求しておりますが、現実にはダム等の特殊なケース以外は実施されてきませんでした。  しかし、近年は総合評価方式の発注形態に見られるように、施工者の品質確保に対する姿勢が重視されるようになっており、温度応力解析に基づいた施工計画と 温度測定に基づく緻密な施工管理の必要性が認識されつつあります。   従来、この解析はマスコンクリートの比重が高い土木分野が中心でしたが、近年では高層建築物の増加で基礎梁の大断面化が進む建築分野でも需要が増しております。  この解析は必ずしも安価なものではありませんが、解析結果に基づく温度ひびわれ対策は通常予想されている以上に工期とコストに影響します。それだけに施工条件を十分に考慮した信頼性の高い解析技術が必要であり、また有効でもあるのです。

 

 

大断面橋脚におけるパイプクーリングの適用(当社が解析担当)

 

 

実績と対応方針

 

 当社の実績は実績表を御覧ください。全国の多様な構造物に対応しておりますが、近年は、床版や耐震補強壁などへの広がり、誘発目地・膨張材・低熱型セメントの採用など、ひび割れ対策手法の多様化が目立ちます。  当社の特長は構造物や現場の特性、工期、施工性、工費などを総合的に考慮した最適なひび割れ対策の提案です。施工計画段階での検討に留まらず、実施工での温度測定結果に基づいて再度、逆解析を実施する等、施工管理段階でのPDCAにも支援を行っております。(具体例を参照)  また、施工条件の変化に応じて現場担当者への適切なアドバイスの継続や、必要な場合は現地での説明など、きめこまやかな対応を行っており、同一顧客からの再依頼が多いのも特徴です。 これにより、構造物の品質向上のみならず品質管理の内容が格段に充実し、発注者の高い評価に結実しています。また、実測データの積み重ねは当社の解析技術の向上にもつなげています。

 

 

解析方法

 

  解析は主として以下の文献を基準とします。

 

   
二次元解析 2007年-コンクリート標準示方書【設計編】
第12章「初期ひび割れに対する照査」
   
三次元解析 2012年-コンクリート標準示方書【設計編:本編】
第12章「初期ひび割れに対する照査」
「マスコンクリートの温度ひび割れ制御設計・施工指針(案)・同解説」
(社)日本建築学会2008.2
   
 

使用ソフトは、要求される解析精度に応じて以下のプログラムから選択します。

 
       
次元 使用ソフト 解析手法 特 徴
二次元解析 JCMAC1
JCMAC2

(日本コンクリート工学協会)
主として、CP法:

・温度解析は2次元FEM(有限要素法)
・応力解析はCP法
・ひび割れ幅の推定も可能
 (CPひび割れ幅法)
3次元解析を高速かつ簡易にシミュレーション出来る。

2007示方書の標準手法

解析概要
       
三次元解析 ASTEA MACS

(計算力学研究センター)
構造物のモデル化、温度解析から応力解析まで、3次元FEMで一連の解析を実施

2012コンクリート標準示方書の標準手法
乾燥収縮、自己収縮、膨張材効果、パイプクーリングなどの影響を含め、高精度の解析が可能であるが、作業が複雑。

橋台の事例
橋脚の事例1
橋脚の事例2
ボックスカルバートの事例
砂防堰堤の事例
下水処理場の事例
建築物基礎の事例
       

 

 

解析費用

 

解析費用の概算は下表の通りですが、構造条件、検討ケースの数などにより異なりますので、事前にご相談させてください。

 

     
解析手法 費 用(消費税は 別) 所要日数
二次元解析 1構造物につき、15万円~ 7日程度
三次元解析 1構造物につき、30万円~ 14日程度
     

 

※ 施工管理段階での支援業務について は、別途、ご相談ください。

 

業務依頼に際しては、解析条件表をダウンロードの上、必要事項を記入して当社までFAXま たはMailでご連絡ください。

 

 

参考資料のダウンロード

 

以下に参考資料(PDF)を準備しています。ご活用ください。

今後もわかり易く、利用し易い資料の整備に努めて行きます。よろしくお願い致します。

 

     
資料名 内容
1 温度ひび割れのメカニズム 温度ひび割れの原因、発生メカニズムについて
2 温度応力解析について 温度応力解析の概要、結果の評価方法について
3 マスコンクリートのひび割れ対策 マスコンクリートのひび割れ対策の一覧と効果
     

 

 

参考 : 温度ひび割れ照査の簡易法

 

 (社)日本コンクリート工学協会の「マスコンクリートのひび割れ制御に関する研究委員会報告書」 (2006/6)において、条件は限定的であるが、パソコンによる面倒な計算無しで、グラフから簡易にひび割れ照査が可能な方法の一例が記載されております。

 

簡易にひび割れ照査が可能な方法の一例が記載されております。

 

これは、以下の条件下でのひ び割れ指数を評価するものであります。

 

   
拘束の小さいスラブ(例えば、土丹基礎、栗石基礎、杭基礎上の底版)の上に構築される任意の幅・長さの壁状構造物
   
高炉セメントB種 を使用した一般的な水密コンクリートの施工
(W/C=55%、C=300kg/m3)
   
型枠は木製パネル、脱枠材齢は7日
(社)日本建築学会2008.2

 

この評価式をExcelにしたワークシートをダウンロードして利用できます。

 

上 記の文献内容はこちら(PDF)をダウンロードして参照で きます。

 

 

連絡先

 

担当: 佃(つくだ)

 

電話:0857-28-5191(代)