JP7129218B2 - 設計支援装置、設計支援方法、設計支援プログラム及びコンクリート構造物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明はコンクリート構造物の設計支援装置、設計支援方法、設計支援プログラム及びコンクリート構造物の製造方法に関するものである。

鉄筋を含む拘束体によりコンクリートの体積変化が拘束されるコンクリート構造物には、コンクリートの外表面にひび割れが生じることがある。ひび割れのし難さ等のコンクリートの物性を評価するために、鉄筋の軸方向に直交するコンクリート構造物の断面における歪み分布及び応力分布の解析が行われる（特許文献１）。特許文献１では、特定の軸と直交する方向で歪み分布や応力分布が一定であると仮定して解析を簡素化している。

特許第５０５３０２２号公報

しかしながら、上記従来の技術では、歪み分布や応力分布が軸直角方向で一定となるような対称軸が断面内にある場合に限って精度良く歪み分布及び応力分布を解析できる。そこで、解析する断面内に対称軸がない場合等、複雑な断面の解析精度を向上させることが望まれている。

本発明は上述した要求に応えるものであり、いずれの断面形状においても歪み分布や応力分布の解析精度を向上できる設計支援装置、設計支援方法、設計支援プログラム及びコンクリート構造物の製造方法を提供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明の設計支援装置は、軸方向に配置される鉄筋を含む拘束体によりコンクリートの体積変化が拘束されるコンクリート構造物の設計支援装置であって、前記コンクリートの体積変化に関する設定、及び、前記軸方向に直交する前記コンクリート構造物の断面内の２軸であって互いに直交するｘ軸及びｙ軸に関連付けた前記断面に関する設定を受け付ける受付手段と、前記断面内において、前記受付手段により受け付けられた各設定値に基づき、前記コンクリートに作用する力と前記拘束体に作用する力との第１釣合条件、前記コンクリートに作用するｘ軸まわりの力のモーメントと前記拘束体に作用するｘ軸まわりの力のモーメントとの第２釣合条件、及び、前記コンクリートに作用するｙ軸まわりの力のモーメントと前記拘束体に作用するｙ軸まわりの力のモーメントとの第３釣合条件から、前記断面内の歪み分布及び応力分布の少なくともいずれか一方を解析する解析手段と、を備える。

なお、本発明は、設計支援装置、設計支援方法、設計支援プログラム等、又は、これらを用いたコンクリート構造物の製造方法等の種々の態様で構成できる。

請求項１記載の設計支援装置によれば、コンクリート構造物の断面内において、受付手段により受け付けられた各設定値に基づき、コンクリートに作用する力と拘束体に作用する力との第１釣合条件、コンクリートに作用するｘ軸まわりの力のモーメントと拘束体に作用するｘ軸まわりの力のモーメントとの第２釣合条件、及び、コンクリートに作用するｙ軸まわりの力のモーメントと拘束体に作用するｙ軸まわりの力のモーメントとの第３釣合条件から、断面内の歪み分布及び応力分布の少なくともいずれか一方を解析手段によって解析する。これにより、対称軸の有無に関わらずいずれの形状の断面においても歪み分布や応力分布の解析精度を向上できる。

請求項２記載の設計支援装置によれば、コンクリート構造物の断面内における歪み分布をｘ軸上の任意点ｘ及びｙ軸上の任意点ｙを変数に持つ平面として、ｘ軸に対する傾き、ｙ軸に対する傾き、及び、切片の仮設定値を仮設定手段により受け付ける。解析手段は、断面内において、受付手段により受け付けられた各設定値に基づき、第１釣合条件、第２釣合条件及び第３釣合条件から、仮設定手段により仮設定された仮設定値が適切か否かを判定手段により判定する。そして、判定手段により仮設定値が適切であると判定された場合に、仮設定手段により仮設定された仮設定値を有してｘ，ｙを変数に持つ平面を、断面内における歪み分布として決定手段により決定する。このように、歪み分布の各値を仮設定して解析することによって、第１釣合条件、第２釣合条件及び第３釣合条件の解析を簡素化できる。その結果、請求項１の効果に加え、断面の形状によらない歪み分布や応力分布の解析を容易にできる。

請求項３記載の設計支援装置によれば、コンクリート構造物の断面をｘ軸方向又はｙ軸方向のいずれか一方に等分し、等分した断面の各部位をｘ軸方向又はｙ軸方向の他方に等分すると共に、その各部位のｘ軸方向又はｙ軸方向の他方への分割数をそれぞれ同一にすることで、断面を複数に分割した微小断面を設定する。そして、複数の微小断面に作用する力やモーメントを総和して第１釣合条件、第２釣合条件及び第３釣合条件から断面内の歪み分布及び応力分布の少なくともいずれか一方を解析手段により解析する。このように微小断面を設定することで、第１釣合条件、第２釣合条件及び第３釣合条件の解析をより簡素化できる。その結果、請求項１又は２の効果に加え、断面の形状によらない歪み分布や応力分布の解析をより容易にできる。

請求項４記載の設計支援装置によれば、コンクリート構造物の断面内の歪み分布又は応力分布に関する所望分布を分布受付手段により受け付ける。解析手段により解析された歪み分布又は応力分布が、分布受付手段で受け付けた所望分布に近づくように、受付手段で受け付けられる各設定値の変更を変更解析手段によって解析する。これにより、請求項１から３のいずれかの効果に加え、所望の歪み分布や応力分布が得られるようにコンクリート構造物を設計できる。

請求項５記載の設計支援プログラムは、請求項１から４のいずれかに記載の設計支援装置としてコンピュータを機能させるためのものであり、請求項１から４のいずれかと同様の効果を奏する。

請求項６記載の設計支援方法によれば、請求項１記載の設計支援装置と同様の効果を奏する。

請求項７記載のコンクリート構造物の製造方法によれば、コンクリート構造物の断面内において、受付ステップにより受け付けられた各設定値に基づき、コンクリートに作用する力と拘束体に作用する力との第１釣合条件、コンクリートに作用するｘ軸まわりの力のモーメントと拘束体に作用するｘ軸まわりの力のモーメントとの第２釣合条件、及び、コンクリートに作用するｙ軸まわりの力のモーメントと拘束体に作用するｙ軸まわりの力のモーメントとの第３釣合条件から、断面内の歪み分布及び応力分布の少なくともいずれか一方を解析ステップによって解析する。そして、コンクリート構造物の断面内の歪み分布又は応力分布に関する所望分布を分布受付ステップにより受け付ける。解析ステップにより解析された歪み分布又は応力分布が、分布受付ステップで受け付けた所望分布に近づくように、受付ステップで受け付けられる各設定値の変更を変更解析ステップによって解析する。そして、コンクリート構造物の歪み分布又は応力分布が所望分布に近づくように、コンクリートの体積変化及びコンクリート構造物の断面に関する設定値に対応するコンクリート及び拘束体の素材や形状、位置、大きさを決定してコンクリート構造物を製造する。これにより、所望の歪み分布や応力分布が得られるようにコンクリート構造物を製造できる。

一実施の形態における設計支援装置で解析されるコンクリート構造物の断面の歪み分布及び応力分布を示す模式図である。 設計支援装置の電気的構成を示すブロック図である。 ＸＹモデルを示すコンクリート構造物の断面の模式図である。 ＹＸモデルを示すコンクリート構造物の断面の模式図である。 メイン処理のフローチャートである。 分布解析処理のフローチャートである。 変更解析処理のフローチャートである。 実施例１におけるコンクリート構造物の断面の模式図である。 （ａ）は実施例１の歪み分布のグラフであり、（ｂ）は実施例１の応力分布のグラフである。 （ａ）は比較例の歪み分布のグラフであり、（ｂ）は比較例の応力分布のグラフである。 実施例４におけるコンクリート構造物の断面の模式図である。 （ａ）は外部拘束体の寸法に対する歪みの変化を示すグラフであり、（ｂ）は外部拘束体の寸法に対する応力の変化を示すグラフである。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１及び図２を参照して、本発明の一実施の形態におけるコンクリート構造物１の設計支援装置１０について説明する。図１は、一実施の形態における設計支援装置１０で解析されるコンクリート構造物１の断面４の歪み分布５及び応力分布６を示す模式図である。図２は、設計支援装置１０の電気的構成を示すブロック図である。

図１に示すように、設計支援装置１０（図２参照）によって解析されるコンクリート構造物１は、コンクリートに膨張材を混和して製造される膨張コンクリート２の内部に複数の鉄筋３が配置されたものである。膨張コンクリート２の膨張が鉄筋３に拘束されると、膨張コンクリート２に圧縮応力であるケミカルプレストレスが生じ、鉄筋３に引張歪みであるケミカルプレストレインが生じる。

これらの歪み及び応力によって、コンクリート構造物１のうち、鉄筋３の軸方向に直交する所定の断面４には、歪み分布５及び応力分布６が生じる。図１では、ｘｙ平面座標系に断面４を配置し、その断面４に生じている歪み分布５及び応力分布６を模式的に図示している。

なお、膨張コンクリート２の外表面が他のコンクリート構造物等の外部拘束体（図示せず）に固着される場合には、膨張コンクリート２の膨張が鉄筋３だけでなく、外部拘束体にも拘束される。そのため、外部拘束体の有無によっても断面４の歪み分布５及び応力分布６が変化する。

又、本実施の形態では、説明の簡略化のために、膨張コンクリート２の膨張が鉄筋３を含む拘束体に拘束される場合の歪み分布５及び応力分布６の算出について説明するが、コンクリートの自己収縮や乾燥収縮等の体積変化が拘束体（鉄筋３や他のコンクリート構造物等）に拘束される場合の歪み分布５及び応力分布６の算出にも適用できる。これは、コンクリートが自己収縮や乾燥収縮する場合には、コンクリートに引張歪みが生じ、拘束体に圧縮応力が生じるためである。即ち、膨張コンクリート２の膨張をコンクリートの体積変化に置き換えて、コンクリート構造物の歪み分布５及び応力分布６を算出すれば良い。

図２に示すように、コンクリート構造物１の断面４の歪み分布５及び応力分布６を解析する設計支援装置１０は、ＣＰＵ１１、フラッシュメモリ１２、ＲＡＭ１３を主に備え、これらはバスライン１４を介して互いに接続されている。又、ＣＰＵ１１は入出力ポート１５に接続される。その入出力ポート１５には、入力装置１６、表示装置１７、通信装置１８がそれぞれ接続されている。

ＣＰＵ１１は、バスライン１４により接続された各部を制御する演算装置である。フラッシュメモリ１２は、ＣＰＵ１１により実行される制御プログラムや固定値データ等を格納した書き換え可能な不揮発性のメモリである。フラッシュメモリ１２には、設計支援プログラム１２ａが設けられる。この設計支援プログラム１２ａを有するコンピュータが設計支援装置１０である。

設計支援プログラム１２ａは、図５～図７に示されるメイン処理、メイン処理中の分布解析処理や変更解析処理を実行するためのプログラムであり、設計支援装置１０としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。設計支援プログラム１２ａは、コンクリート構造物１の断面４の歪み分布５及び応力分布６を解析・算出する。又、設計支援プログラム１２ａは、コンクリート構造物１の歪み分布５や応力分布６を作業者の所望する分布（以下「所望分布」と称す）に近づくように、膨張コンクリート２及び鉄筋３（拘束体）の素材や形状、位置、大きさ等を決定する。

ＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１が制御プログラムの実行時に各種のワークデータやフラグ等を書き換え可能に記憶するためのメモリである。ＲＡＭ１３には、設定値メモリ１３ａと、仮設定値メモリ１３ｂと、所望分布メモリ１３ｃとが設けられている。

設定値メモリ１３ａは、膨張コンクリート２及び鉄筋３の素材や形状、位置、大きさ等、断面４や膨張コンクリート２の仕事量（後述する）に関する各設定値が記憶されるメモリである。仮設定値メモリ１３ｂは、断面４の歪み分布５の仮設定値が記憶されるメモリである。所望分布メモリ１３ｃは、作業者によって入力された所望分布が記憶されるメモリである。

入力装置１６は、設定値メモリ１３ａや仮設定値メモリ１３ｂ、所望分布メモリ１３ｃに記憶される各値等を作業者が入力したり、作業者が設計支援装置１０を動作させるための入力をしたりする装置である。表示装置１７は、入力装置１６により入力するデータを作業者に視認可能にしたり、解析結果を表示して作業者に通知したりするためのディスプレイである。通信装置１８は、外部のコンピュータ等から設定値メモリ１３ａや仮設定値メモリ１３ｂ、所望分布メモリ１３ｃに記憶される各値を受信したり、外部のコンピュータ等に解析結果等を送信したりするための装置である。

次に図３及び図４を参照して、コンクリート構造物１の断面４の歪み分布５及び応力分布６の解析方法・解析原理について説明する。図３は、ＸＹモデルを示すコンクリート構造物１の断面４の模式図である。図４は、ＹＸモデルを示すコンクリート構造物１の断面４の模式図である。図３では、断面４に対称軸がないモデルを用いている。なお、図３の断面４と図４の断面４とは同一である。

歪み分布５及び応力分布６は、互いに直交するｘ軸及びｙ軸で定義されるｘｙ平面座標系（ｘ，ｙ）に断面４を配置して解析が行われる。ｘ軸上の任意点ｘが座標ｘであり、ｙ軸上の任意点ｙが座標ｙである。断面４は、例えばコンクリート構造物１の３Ｄモデルを入力装置１６や通信装置１８を介して設計支援装置１０に取り込み、作業者が任意の断面を選択することで設定される。又、解析したい断面４を入力装置１６や通信装置１８を介して設計支援装置１０に取り込んでも良い。

断面４を座標（ｘ，ｙ）に配置するとき、膨張コンクリート２の形状や大きさ、ｋ本の各鉄筋３の位置が座標（ｘ，ｙ）に関連付けて設定値メモリ１３ａの各領域に記憶される。さらに、各鉄筋３の断面積Ａ_ｓｋ（ｍｍ^２）、各鉄筋３のヤング率Ｅ_ｓ（Ｎ／ｍｍ^２）も作業者によって入力され、設定値メモリ１３ａの各領域に記憶される。

解析を簡素化するために、膨張コンクリート２の断面４は複数の微小断面に分割される。この微小断面の設定方法には２種類ある。１つ目は、図３に示すように、まず断面４をｘ軸方向にｍ等分し、ｍ等分された各部位をｙ軸方向にそれぞれｎ等分する設定方法である。この設定方法をＸＹモデルとする。なお、ｙ軸方向に分割する数（ｎの値）は、ｍ等分された各部位でそれぞれ同一である。また、ｎ，ｍは任意の自然数であり、ｎとｍとが同じでも異なっても良い。

この場合、各微小断面の位置を（ｉ，ｊ）で示す。「ｉ」には、自然数である１～ｍのいずれかの値が入り、ｍ等分された各部位のうちｙ軸に最も近いものから遠ざかるにつれて数値が大きくなる。「ｊ」には、自然数である１～ｎのいずれかの値が入り、ｎ等分された各部位のうちｘ軸に最も近いものから遠ざかるにつれて数値が大きくなる。なお、微小断面の位置（ｉ，ｊ）は、その微小断面の中心（重心）位置を示す座標（ｘ，ｙ）で表すことができる。ｉに対応する座標ｘをｘ_ｉとし、ｊに対応する座標ｙをｙ_ｊとして説明する。

ＸＹモデルにおける各微小断面のｘ軸方向の寸法Δｘは、断面４のうち座標ｘの最大値ｘ_ｍａｘから座標ｘの最小値ｘ_ｍｉｎを引いたものをｍで除して求められる定数である。又、ＸＹモデルにおけるｘ軸方向にｍ等分された各部位のｙ軸方向の寸法は、ｉ（それに対応するｘ）の値によって変化するため、ｘ_ｉの関数としてＢ（ｘ_ｉ）と表す。このＢ（ｘ_ｉ）をｎで除したものが、ＸＹモデルにおける各微小断面のｙ軸方向の寸法となる。

２つ目の微小断面の設定方法は、図４に示すように、まず断面４をｙ軸方向にｎ等分し、ｎ等分された各部位をｘ軸方向にそれぞれｍ等分するものである。この設定方法をＹＸモデルとする。なお、ｘ軸方向に分割する数（ｍの値）は、ｎ等分された各部位でそれぞれ同一である。この場合も、各微小断面の位置を（ｉ，ｊ）で示す。なお、ＸＹモデルの位置（ｉ，ｊ）とＹＸモデルの位置（ｉ，ｊ）とは、両モデルで分割の仕方が異なるため必ずしも一致しない。

ＹＸモデルにおける各微小断面のｙ軸方向の寸法Δｙは、断面４のうち座標ｙの最大値ｙ_ｍａｘから座標ｙの最小値ｙ_ｍｉｎを引いたものをｎで除して求められる定数である。又、ＹＸモデルにおけるｙ軸方向にｎ等分された各部位のｘ軸方向の寸法は、ｊ（それに対応するｙ）の値によって変化するため、ｙ_ｊの関数としてＢ（ｙ_ｊ）と表す。このＢ（ｙ_ｊ）をｍで除したものが、ＹＸモデルにおける各微小断面のｘ軸方向の寸法となる。

膨張コンクリート２に作用する力の総和Ｐｃは、位置（ｉ，ｊ）にある微小断面の応力にその面積を乗じて求めた力を、全断面で総和して得られる。この力の総和Ｐｃは、２つの方法で解くことができる。ＸＹモデルにおいて微小断面に作用する力をｙ軸方向に総和した後にｘ軸方向に総和する方法と、ＹＸモデルにおいて微小断面に作用する力をｘ軸方向に総和した後にｙ軸方向に総和する方法とである。いずれの方法も同じ解を出すため，いずれか一方で力の総和Ｐｃを算出し、いずれか他方を検算用として活用できる。

位置（ｉ，ｊ）の微小断面に生じる応力（ケミカルプレストレス、Ｎ／ｍｍ^２）をσ_{ｃｐ（ｉ，ｊ）}とした場合、力の総和Ｐｃは以下の式（１）及び式（２）で示される。式（１）がＸＹモデルにおける力の総和Ｐｃを示し、式（２）がＹＸモデルにおける力の総和Ｐｃを示す。

一方、鉄筋３に作用する力の総和Ｐｓは、フックの法則を適用して求めたｋ本の各鉄筋３に作用する力を総和して得られ、以下の式（３）で示される。位置（ｘ，ｙ）の鉄筋３に生じる歪みをε_{（ｘ，ｙ）}と示している。上述した通り、Ａ_ｓｋは各鉄筋３の断面積であり、Ｅ_ｓは各鉄筋３のヤング率である。なお、鉄筋３の位置（ｘ，ｙ）とは、鉄筋３の中心（重心）位置である。

断面４には、応力が生じる前の平面状の断面が、応力を受けて変形した後も平面を保つという歪みの平面保持が成立する。その歪みの平面保持に基づくと、歪みε_{（ｘ，ｙ）}はｘ及びｙを変数とする平面となり、以下の式（４）で示される。右辺の第１項の偏微分はε_{（ｘ，ｙ）}平面のｘ軸に対する傾きを示し、第２項の偏微分はε_{（ｘ，ｙ）}平面のｙ軸に対する傾きを示し、第３項のＣはε_{（ｘ，ｙ）}平面の切片（ｘ＝０，ｙ＝０の値）を示す。

膨張コンクリート２の歪みと応力の構成則として、「膨張コンクリートが拘束に対してなす仕事量は拘束の程度によらず一定である」という仕事量一定則の概念がある。この仕事量一定則を適用した場合、位置（ｘ、ｙ）の微小断面に生じる応力σ_{ｃｐ（ｘ，ｙ）}と歪みε_{（ｘ，ｙ）}との関係は以下の式（５）で示される。なお、式（５）のｉをｘに置き換え、ｊをｙに置き換えても式（５）は成立する。又、仕事量一定則の概念は、膨張コンクリート２に限らず、膨張材が混和されていないコンクリートにも適用できる。

Ｕは、膨張コンクリート２の膨張が鉄筋３（コンクリートの体積変化が拘束体）に対してなす仕事量（Ｎ／ｍｍ^２）を示す。仕事量Ｕは、鉄筋３まわりにおける膨張コンクリート２と鉄筋３との力の釣合い条件から以下の式（６）で示される。ｐは、ＪＩＳ Ａ６２０２（２０１７年版）の附属書ＢのＢ法に記載された膨張コンクリート２に対する鉄筋３の断面積比（鉄筋比）である。ε_ｓは、ＪＩＳ Ａ６２０２（２０１７年版）の附属書Ｂ等の一軸拘束膨張試験によって測定される鉄筋３の長さ変化率である。長さ変化率ε_ｓは、膨張コンクリート２の膨張（コンクリートの体積変化）に基づいて変化する。即ち、長さ変化率ε_ｓは、膨張コンクリート２の素材、特に膨張材の種類や量によって変化する。膨張材を混和していないコンクリートでは、主にコンクリートの素材（配合）によって長さ変化率ε_ｓが変化する。

断面４において、膨張コンクリート２に作用する力の総和Ｐｃと、鉄筋３に作用する力の総和Ｐｓとが釣り合うので、式（１）、式（２）、式（３）及び式（５）から式（７）及び式（８）が成立する。この式（７）がＸＹモデルの第１釣合条件を示し、式（８）がＹＸモデルの第１釣合条件を示す。なお、ε_{（ｉ，ｊ）}とは、式（４）のｘにそれに対応するｉを代入し、式（４）のｙにそれに対応するｊを代入したものである。

又、力のモーメントに関する第２釣合条件及び第３釣合条件について考える。第２釣合条件は、膨張コンクリート２に作用するｘ軸まわりの力のモーメントと、鉄筋３に作用するｘ軸まわりの力のモーメントとが釣り合うことを示す。第３釣合条件は、膨張コンクリート２に作用するｙ軸まわりの力のモーメントと、鉄筋３に作用するｙ軸まわりの力のモーメントとが釣り合うことを示す。

膨張コンクリート２に作用するｘ軸まわりの力のモーメントは、ＸＹモデルにおいて位置（ｉ，ｊ）の微小断面に作用する力に、ｘ軸から位置（ｉ，ｊ）の微小断面の中心位置までの距離ｙ_ｉｊを乗じ、それを全断面で総和することで得られる。距離ｙ_ｉｊは、位置（ｉ，ｊ）に応じて異なる。

膨張コンクリート２に作用するｙ軸まわりの力のモーメントは、ＹＸモデルにおいて位置（ｉ，ｊ）の微小断面に作用する力に、ｙ軸から位置（ｉ，ｊ）の微小断面の中心位置までの距離ｘ_ｉｊを乗じ、それを全断面で総和することで得られる。距離ｘ_ｉｊは、位置（ｉ，ｊ）に応じて異なる。

鉄筋３に作用するｘ軸まわりの力のモーメントは、各鉄筋３に作用する力にｘ軸から各鉄筋３の中心までの距離ｙ_ｓｋを乗じたものを総和することで得られる。鉄筋３に作用するｙ軸まわりの力のモーメントは、各鉄筋３に作用する力にｙ軸から各鉄筋３の中心までの距離ｘ_ｓｋを乗じたものを総和することで得られる。よって、第２釣合条件及び第３釣合条件は、それぞれ式（９）及び式（１０）で示される。

設計支援装置１０は、これら第１釣合条件（式（７）又は式（８））、第２釣合条件（式（９））及び第３釣合条件（式（１０））の全てを満たすように、式（４）の歪みε_{（ｘ，ｙ）}の分布（歪み分布５）を算出し、式（５）から応力σ_{（ｘ，ｙ）}の分布（応力分布６）を算出する。

図５～図７に示すフローチャートを用いて、設計支援装置１０（設計支援プログラム１２ａ）により実行される、上述した歪み分布５及び応力分布６の解析方法（設計支援方法）を説明する。図５はメイン処理のフローチャートである。図６は分布解析処理のフローチャートである。図７は変更解析処理のフローチャートである。メイン処理は、作業者が処理実行の操作をした場合にＣＰＵ１１で実行される処理である。

図５に示す通り、ＣＰＵ１１はメイン処理においてまず、座標（ｘ，ｙ）に関連付けたコンクリート構造物１の断面４に関する設定と、膨張コンクリート２の膨張（コンクリートの体積変化）に関する設定とを受け付け、設定値メモリ１３ａに保存する（Ｓ１）。Ｓ１の処理では、設定値メモリ１３ａに保存する各設定値の入力を作業者に実行させても良いし、予め入力しておいた各設定値を読み出しても良い。

なお、断面４に関する設定とは、コンクリート構造物１の位置や形状、大きさ、鉄筋３の本数ｋ、各鉄筋３の位置、各鉄筋３の断面積Ａ_ｓｋ、各鉄筋３のヤング率Ｅ_ｓである。膨張コンクリート２の膨張に関する設定とは、長さ変化率ε_ｓに関する設定であって、仕事量Ｕを算出するための設定である。膨張コンクリート２の膨張に関する設定には、長さ変化率ε_ｓに加え、鉄筋比ｐが含まれる。なお、別途算出した仕事量Ｕのみを膨張コンクリート２の膨張に関する設定としても良い。

又、長さ変化率ε_ｓは、膨張コンクリート２の素材、特に膨張材の種類や量によって変化する。そこで、膨張材の種類や量に応じた長さ変化率ε_ｓを示すテーブルを予めフラッシュメモリ１２に保存しておき、膨張材の種類や量を入力すること（ＣＰＵ１１に受け付けさせること）で、長さ変化率ε_ｓや仕事量Ｕを算出しても良い。この場合、長さ変化率ε_ｓに代わって膨張材の種類や量が、膨張コンクリート２の膨張に関する設定となる。

Ｓ１の処理後、分布解析処理を実行する（Ｓ２）。図６に示すように、分布解析処理Ｓ２では、まず、式（４）におけるｘ軸に対する傾き、ｙ軸に対する傾き、切片Ｃの仮設定値を所定のプログラムに基づいて仮定し、仮設定値メモリ１３ｂに保存する（Ｓ２１）。

Ｓ２１の処理後、設定値メモリ１３ａに保存された各設定値と、仮設定値メモリ１３ｂに保存された仮設定値とに基づいて、式（７）に示す第１釣合条件を満たすか判断する（Ｓ２２）。入力装置１６や通信装置１８からの指示内容（例えばＲＡＭ１３に設定されたフラグの状態）によっては、Ｓ２２の処理で、設定値メモリ１３ａの各設定値と、仮設定値メモリ１３ｂの仮設定値とに基づいて、式（８）に示す第１釣合条件を満たすか判断しても良い。

第１釣合条件を満たす場合には（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、設定値メモリ１３ａの各設定値と、仮設定値メモリ１３ｂの仮設定値とに基づいて、式（９）に示す第２釣合条件を満たすか判断する（Ｓ２３）。第２釣合条件を満たす場合には（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、設定値メモリ１３ａの各設定値と、仮設定値メモリ１３ｂの仮設定値とに基づいて、式（１０）に示す第３釣合条件を満たすか判断する（Ｓ２４）。

なお、式（７）や式（８）、式（９）、式（１０）の左辺の値が０になる場合を第１釣合条件、第２釣合条件、第３釣合条件を満たすと判断する場合に限らない。左辺の値が所定の閾値（０を除く）以下になる場合を第１釣合条件、第２釣合条件、第３釣合条件を満たすと判断することが好ましい。閾値が小さい程、歪み分布５や応力分布６の解析精度を向上できるが、解析に時間がかかる。

第１釣合条件、第２釣合条件、第３釣合条件のいずれか１つでも満たさない場合には（Ｓ２２：Ｎｏ、Ｓ２３：Ｎｏ、Ｓ２４：Ｎｏ）、Ｓ２１の処理に戻って仮設定値を仮定し直す。これを第１釣合条件、第２釣合条件、第３釣合条件の全てが満たされるまで繰り返し実行する。

第１釣合条件、第２釣合条件、第３釣合条件の全てが満たされる場合には（Ｓ２２：Ｙｅｓ、Ｓ２３：Ｙｅｓ、Ｓ２４：Ｙｅｓ）、仮設定値メモリ１３ｂの仮設定値を式（４）の傾き及び切片Ｃに決定して、式（４）から歪み分布５を算出し、式（５）から応力分布６を算出する（Ｓ２５）。Ｓ２５の処理後、分布解析処理Ｓ２を終了する。

なお、歪み分布５及び応力分布６の算出後、歪み分布５及び応力分布６をフラッシュメモリ１２やＲＡＭ１３に保存しても良いし、歪み分布５及び応力分布６を表示装置１７に表示しても良い。又、歪み分布５及び応力分布６を、別のコンピュータ等へ通信装置１８を介して送信しても良い。

このように、分布解析処理Ｓ２では、力の釣り合いに関する第１釣合条件と、ｘ軸まわりの力のモーメントの釣り合いに関する第２釣合条件と、ｙ軸まわりの力のモーメントの釣り合いに関する第３釣合条件とから、断面４の歪み分布５及び応力分布６を解析・算出する。ここで、力のモーメントの釣合条件を１軸に対してのみ満足させる場合には、その１軸が断面内の対称軸に平行でないと、歪み分布５及び応力分布６の解析精度が低下する。一方、本実施の形態では、異なる２軸に関して力のモーメントの釣合条件を満足させるため、断面４内に対称軸がなくても断面４の形状に関わらず、分布解析処理Ｓ２による歪み分布５や応力分布６の解析精度を向上できる。

歪みの平面保持が成立することから、断面４の歪み分布５を式（４）で示される平面に設定し、式（４）の傾き及び切片ＣをＳ２１の処理で仮定している。そして、Ｓ２２～Ｓ２４の処理で仮設定値に基づいて第１釣合条件、第２釣合条件及び第３釣合条件を満たすと判断した後に、Ｓ２１の処理で仮定した仮設定値を式（４）の傾き及び切片ＣとしてＳ２５の処理によって決定し、歪み分布５及び応力分布６を算出している。このように、式（４）の傾き及び切片Ｃを仮設定して解析することによって、これらを仮定しないで解析する場合に比べて、第１釣合条件、第２釣合条件及び第３釣合条件の解析を簡素化できる。その結果、断面４の形状によらない歪み分布５や応力分布６の解析を容易にできる。

さらに、歪み分布５や応力分布６の解析では、断面４をｘ軸方向に等分したものをさらにｙ軸方向に等分した複数の微小断面から構成されるＸＹモデルや、断面４をｙ軸方向に等分したものをさらにｘ軸方向に等分した複数の微小断面から構成されるＹＸモデルを設定している。そして、ＸＹモデルやＹＸモデルの各微小断面に作用する力やモーメントを総和して第１釣合条件、第２釣合条件及び第３釣合条件から、断面４内の歪み分布５や応力分布６を分布解析処理Ｓ２で解析している。このようなＸＹモデルやＹＸモデルを用いることで、各微小断面に作用する力やモーメントを総和し易くできると共に、歪み分布５や応力分布６のグラフ化も比較的容易にできる。よって、ＸＹモデルやＹＸモデルを用いることによって分布解析処理Ｓ２による解析を簡素化できるので、断面４の形状によらない歪み分布５や応力分布６の解析をより容易にできる。

分布解析処理Ｓ２の後は、図５に示すように、入力装置１６や通信装置１８を用いた作業者からの指示（例えばＲＡＭ１３に設定されたフラグの状態）に基づいて、変更解析処理を実行するか判断する（Ｓ３）。変更解析処理を実行しない場合には（Ｓ３：Ｎｏ）、Ｓ４の処理である変更解析処理をスキップしてメイン処理を終了する。

変更解析処理を実行すると判断される場合には（Ｓ３：Ｙｅｓ）、歪み分布５が作業者の所望する分布（所望分布）になるように、設定値メモリ１３ａの各設定値をどのように変更すれば良いかを解析する変更解析処理を実行し（Ｓ４）、メイン処理を終了する。

図７に示すように、変更解析処理Ｓ４ではまず、作業者が所望する歪み分布５（所望分布）を受け付け、所望分布メモリ１３ｃに保存する（Ｓ４１）。Ｓ４１の処理では、所望分布メモリ１３ｃに保存する所望分布の入力を作業者に実行させても良いし、予め入力しておいた所望分布を読み出しても良い。

次いで、設定値メモリ１３ａに保存された各設定値のうちいずれの値を変更するか、作業者に入力させ、各設定値の変更箇所を設定する（Ｓ４２）。なお、Ｓ４２の処理では、予め入力してＲＡＭ１３等に記憶しておいた変更箇所を読み出しても良い。変更箇所は、１箇所でも複数個所でも良い。

Ｓ４２の処理後、変更箇所の設定値を所定のプログラムに基づき仮変更し、仮変更した設定値を設定値メモリ１３ａに保存する（Ｓ４３）。そして、分布解析処理Ｓ２を実行し、変更箇所の設定値を仮変更した場合の歪み分布５を算出する。分布解析処理Ｓ２で解析した歪み分布５が、所望分布メモリ１３ｃの値である所望分布に合致するか判断する（Ｓ４４）。

歪み分布５が所望分布に合致しない場合には（Ｓ４４：Ｎｏ）、Ｓ４３の処理に戻って、変更箇所の設定値を仮変更し直す。これを歪み分布５が所望分布に合致するまで繰り返し実行する。なお、歪み分布５と所望分布とが完全に合致する必要はなく、歪み分布５と所望分布とのずれが所定の閾値以下になって、両者がある程度合致すれば良い。この閾値が小さい程、所望分布に歪み分布５を近づけることができるが、解析に時間がかかる。

歪み分布５が所望分布に合致する場合には（Ｓ４４：Ｙｅｓ）、仮変更した変更箇所の設定値をその値に決定して表示装置１７に表示し（Ｓ４５）、変更解析処理Ｓ４を終了する。なおＳ４５の処理では、仮変更した設定値を表示装置１７に表示して作業者に通知する場合に限らず、仮変更した設定値を、別のコンピュータへ通信装置１８を介して送信し、別のコンピュータを操作する作業者に通知しても良い。

なお、膨張コンクリート２の膨張を拘束する拘束体として、鉄筋３だけでなく、膨張コンクリート２の外表面が固着される外部拘束体が存在する場合には、外部拘束体を含めたコンクリート構造物１の断面４について歪み分布５及び応力分布６を解析する。詳しくは、Ｓ１の処理で、断面４に関する設定として外部拘束体の断面積と、外部拘束体のヤング率と、外部拘束体の重心位置とを更に設定値メモリ１３ａに保存する。そして、式（３）、式（７）～式（１０）における、ｋを拘束体（鉄筋３及び外部拘束体）の数とし、Ａ_ｓｋを各拘束体の断面積とし、Ｅ_ｓを各拘束体のヤング率とし、ｙ_ｓｋをｘ軸から各拘束体の中心（重心）までの距離とし、ｘ_ｓｋをｙ軸から各拘束体の中心（重心）までの距離として、Ｓ２２～Ｓ２４の処理を実行すれば良い。

なお、Ｓ４１の処理で作業者が所望する歪み分布５を受け付けて所望分布メモリ１３ｃに保存し、所望の歪み分布５に近づくようにＳ４３～Ｓ４５の処理が実行される場合について説明したがこれに限らない。Ｓ４１の処理で作業者が所望する応力分布６（所望分布）を受け付けて所望分布メモリ１３ｃに保存し、所望の応力分布６に近づくようにＳ４３～Ｓ４５の処理を実行させても良い。

このように変更解析処理Ｓ４によって、所望の歪み分布５や応力分布６に近づくように、設定値メモリ１３ａに保存される（Ｓ１の処理で設定される）各設定値の変更が解析される。この解析によって決定された設定値によって、所望の歪み分布５や応力分布６が得られるようにコンクリート構造物１を設計できる。

さらに、この解析によって決定された設定値（鉄筋の長さ変化率ε_ｓやコンクリート構造物１の断面４に関する設定値）に対応する膨張コンクリート２及び鉄筋３の素材や形状、位置、大きさを決定してコンクリート構造物１を製造することができる。その結果、所望の歪み分布５や応力分布６が得られるようにコンクリート構造物１を製造できる。

例えば、膨張コンクリート２の外表面における歪み分布５や応力分布６が不均一である場合、膨張コンクリート２の圧縮応力が小さい部分にひび割れが生じ易くなる。しかし、設計支援装置１０を利用して膨張コンクリート２を設計又は製造し、膨張コンクリート２の外表面における歪み分布５や応力分布６を略均一に設定することで、膨張コンクリート２が局所的にひび割れし易くなることを防止できる。

以下、実施例を参照して本発明を具体的に説明するが、本発明はこの実施例に限定されない。なお、各実施例で共通する説明は、実施例１でのみ説明し、その他の実施例での説明を省略する。なお、計算には市販の表計算ソフトを用いた。

（実施例１及び比較例）
実施例１及び比較例では、図８に示す形状及び寸法のコンクリート構造物２０の断面２１について歪み分布及び応力分布を算出した。なお、図８に示す寸法の単位は全てｍｍである。断面２１は、図８紙面左右方向の寸法を幅とし、図８紙面上下方向の寸法を高さとする。

断面２１には、対称軸がなく、膨張コンクリート２２内に複数の鉄筋２３が配置されている。複数の鉄筋２３は、高さ方向に並んだ１列６本が幅方向に離れて２列配置されている。１列の鉄筋２３のうち上３本同士の間隔は１００ｍｍに設定され、下４本同士の間隔は１８５ｍｍに設定されている。

全ての鉄筋２３には、ＪＩＳ Ｇ３１１２（２０１０年版）に規定される呼び名Ｄ１６の異形棒鋼を用いており、断面積Ａ_ｓｋが１．９８６ｃｍ^２であり、ヤング率Ｅ_ｓが約２００ｋＮ／ｍｍ^２である。又、膨張コンクリート２２の仕事量Ｕは、ＪＩＳ Ａ６２０２（２０１７年版）の附属書ＢのＢ法に記載されている通り鉄筋比ｐを０．９５％とし、長さ変化率ε_ｓを２００×１０^－６とした場合の値を用いた。

実施例１及び比較例１では同一の断面２１について解析を行った。実施例１では上述した設計支援装置１０を使用して（設計支援プログラム１２ａに基づいて）断面２１の歪み分布及び応力分布を算出した。比較例１では、従来技術である特許文献１（特許第５０５３０２２号公報）に記載の通り断面２１の歪み分布及び応力分布を算出した。

図９（ａ）に実施例１の歪み分布の解析結果のグラフを示し、図９（ｂ）に実施例１の応力分布の解析結果のグラフを示す。又、図１０（ａ）に比較例の歪み分布の解析結果のグラフを示し、図１０（ｂ）に比較例の応力分布の解析結果のグラフを示す。又、断面２１のうち左上の角を評価点Ａ、右上の角を評価点Ｂ、左下の角を評価点Ｃ、右下の角を評価点Ｄとして、各評価点Ａ～Ｄにおける歪み及び応力の値を表１に示す。

図９（ａ）～図１０（ｂ）と表１とから、比較例では幅方向に歪み及び応力が一様に分布しているのに対して、実施例１では歪み及び応力が幅方向にも変化していることが分かった。これは、比較例では解析を簡素化するために、幅方向の歪み分布や応力分布が一定と仮定しているためである。比較例と比べて実施例１では、鉄筋２３による拘束が強い部分と弱い部分とを明確にでき、断面２１の歪み分布及び応力分布をより正確に把握できた。

表１に示すように、実施例１で解析した断面２１では、高さが同一であって幅方向に離れた評価点Ａと評価点Ｂとで応力の差の絶対値が０．１７Ｎ／ｍｍ^２となった。この差は、膨張コンクリート２２のひび割れ抵抗性等の物性を評価する上で無視できない大きな値である。よって、設計支援装置１０によれば、断面２１の形状に関わらず歪み分布や応力分布の解析精度を向上できると共に、コンクリート構造物２０の物性を比較的正しく推定できることが明らかになった。

（実施例２及び実施例３）
実施例２では、実施例１の１２本の鉄筋２３のうち最も右下の鉄筋２３のみを呼び名Ｄ１６からＤ２５（断面積５．０６７ｃｍ^２）に変更し、設計支援装置１０を使用して歪み分布及び応力分布を算出した。実施例３では、実施例１の１２本の鉄筋２３のうち最も右下の鉄筋２３のみを呼び名Ｄ１６からＤ２９（断面積６．４２４ｃｍ^２）に変更し、設計支援装置１０を使用して歪み分布及び応力分布を算出した。なお、実施例２，３は、一部の鉄筋２３の呼び名を変更した以外は実施例１と同一である。

実施例１～３の各評価点Ａ～Ｄにおける歪み及び応力の値を表２に示す。表２には、幅方向に離れた評価点Ａと評価点Ｂとの差の絶対値、評価点Ｃと評価点Ｄとの差の絶対値を併記した。

表２に示すように、最も右下の鉄筋２３の断面積を大きくすることで、幅方向の歪み分布及び応力分布が略一様になることが確認された。実施例１では、断面２１の右下の部位は、膨張コンクリート２２の断面積に比べて鉄筋２３の量が少ない（鉄筋２３の断面積が小さい）ため、この部位の拘束が弱く、応力が小さくなっている。実施例２，３では、断面２１の右下の部位の鉄筋２３の断面積を大きくして拘束を強くすることで、断面２１全体の拘束のバランスがとれ、略一様な歪み分布及び応力分布を得ることができた。このように、目的や用途に応じた歪み及び応力が得られるように、断面２１の形状や寸法、鉄筋２３の位置や大きさを最適に設定する設計支援装置１０としての活用も期待できる。

（実施例４）
図１１に示すように、実施例４には、実施例１の断面２１を壁高欄とし、壁高欄の下縁が固着される床版２６を外部拘束体としたコンクリート構造物２５を用いた。床版２６は、壁高欄（断面２１）から幅方向に張り出しており、壁高欄に対して大きく偏心して設けられている。床版２６の幅は、断面２１の最大幅Ｂのｎ倍として設定されている。

実施例４では、床版２６の幅ｎＢを適宜変更して、コンクリート構造物２５の断面（断面２１及び床版２６の断面）の歪み分布及び応力分布を、設計支援装置１０を用いて算出した。図１２（ａ）は、外部拘束体（床版２６）の幅ｎＢに対する各評価点Ａ～Ｄでの歪みの変化を示すグラフである。図１２（ｂ）は、外部拘束体（床版２６）の幅ｎＢに対する各評価点Ａ～Ｄでの応力の変化を示すグラフである。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）のグラフでは、幅ｎＢのうちの倍数ｎを横軸に取り、歪み又は応力を縦軸に取っている。なお図１２（ｂ）では、評価点Ａの各値が評価点Ｂの各値に重なって見えなくなっている。

図１２（ｂ）の応力の変化に着目すると、評価点Ａ，Ｂでは、床版２６の幅ｎＢに殆ど影響を受けずに略一様の値を示した。これは、評価点Ａ，Ｂが床版２６から比較的遠いことから、評価点Ａ，Ｂでの応力が床版２６の幅ｎＢに影響され難いためである。

又、評価点Ｃ，Ｄの応力は、倍数ｎの値が２～４程度で差が大きく開き、最大で約０．５Ｎ／ｍｍ^２の差が確認された。これは、倍数ｎが４以下では膨張コンクリート２２内に配置された鉄筋２３による拘束が支配的になるが、倍数ｎが４を超えると次第に床版２６による拘束が支配的になるためである。

このように、設計支援装置１０は、床版２６等の外部拘束体がある場合や、その外部拘束体が膨張コンクリート２２に対して偏心している場合にも歪み分布や応力分布を算出できる。即ち、設計支援装置１０によって、外部拘束体が膨張コンクリート２２に及ぼす影響を推定できる。よって、外部拘束体がある場合でも、最適な歪み分布や応力分布が得られるように、断面２１の形状や寸法、鉄筋２３の位置や大きさを最適に設定する設計支援装置１０としての活用が期待できる。

以上、上記実施の形態及び上記各実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態及び各実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、コンクリート構造物１，２０，２５の断面４，２１の形状や大きさ、鉄筋３，２３の位置や大きさ、素材、コンクリート（膨張コンクリート２，２２を含む）の素材（配合）等は適宜設定可能である。また、設計支援装置１０や設計支援プログラム１２ａにより実行される各ステップを有する設計支援方法を、複数のコンピュータなどを用いて行っても良い。

上記一実施の形態では、図６に示す分布解析処理Ｓ２のＳ２１の処理において、仮設定値を所定のプログラムに基づき仮定して仮設定値メモリ１３ｂに保存する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。初回のみ又は毎回の仮設定値の仮定を作業者に設定させても良い。又、仮設定値を仮定する所定のプログラムには、仮設定値と、その仮設定値に対応する式（７）や式（８）、式（９）、式（１０）の左辺の値との履歴をフラッシュメモリ１２やＲＡＭ１３に保存し、その保存した値に基づき規則的に仮設定値を仮定するものが例示される。

上記一実施の形態では、図７に示す変更解析処理Ｓ４において、各設定値の変更箇所を設定し、その変更箇所の値を所定のプログラムに基づき変更して解析する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、特定の変更箇所を設定せずに、設定値メモリ１３ａに保存されたいずれか一又は複数の設定値を別の値に変更して解析しても良い。又、所定のプログラムを用いて設定値を変更する場合に限らず、作業者が手動で設定値を変更しても良い。設定値を変更する所定のプログラムには、設定値を仮変更したときの歪み分布５や応力分布６の履歴をフラッシュメモリ１２やＲＡＭ１３に保存し、その保存した値に基づき規則的に設定値を変更するものが例示される。

上記一実施の形態では、図６に示す分布解析処理Ｓ２において断面４の歪み分布５及び応力分布６を解析・算出する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。分布解析処理Ｓ２では、歪み分布又は応力分布のいずれか一方のみを解析・算出しても良い。特に変更解析処理Ｓ４では、歪み分布又は応力分布のいずれか一方が、それに対応する所望分布と合致するかを判断している。そのため、変更解析処理Ｓ４中の分布解析処理Ｓ２では解析に使用する歪み分布又は応力分布のいずれか一方のみを解析・算出すれば良い。

上記一実施の形態では、歪み分布５を算出した後に式（５）から応力分布６を算出する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。応力分布６を算出した後に式（５）から歪み分布５を算出しても良い。先に応力分布６を算出するには、式（７）～式（１０）のε_{（ｉ，ｊ）}やε_{（ｘ，ｙ）}を式（５）を用いてσ_{（ｉ，ｊ）}やσ_{（ｘ，ｙ）}に置換すれば良い。

上記一実施の形態では、プログラム（例えば設計支援プログラム１２ａ）が記録された媒体（メモリーカード）の一例としてフラッシュメモリ１２について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。コンピュータで読み取り可能な他の媒体としては、ハードディスク、ＣＤ、ＤＶＤ、ＵＳＢメモリ、ＲＯＭ等が挙げられる。

なお、上記実施の形態における図５に示すフローチャート（メイン処理）において、請求項１記載の受付手段及び請求項６，７記載の受付ステップとしてはＳ１の処理が、請求項１記載の解析手段及び請求項６，７記載の解析ステップとしてはＳ２の処理（図６に示すフローチャート）がそれぞれ該当する。

上記実施の形態における図６に示すフローチャート（分布解析処理）において、請求項２記載の仮設定手段としてはＳ２１の処理が、請求項２記載の判定手段としてはＳ２２～Ｓ２４の処理が、請求項２記載の決定手段としてはＳ２５の処理がそれぞれ該当する。

上記実施の形態における図７に示すフローチャート（変更解析処理）において、請求項４記載の分布受付手段及び請求項７記載の分布受付ステップとしてはＳ４１の処理が、請求項４記載の変更解析手段及び請求項７記載の変更解析ステップとしてはＳ４２～Ｓ４４の処理がそれぞれ該当する。

１，２０，２５ コンクリート構造物
２，２２ 膨張コンクリート（コンクリート）
３，２３ 鉄筋（拘束体の一部）
４，２１ 断面
５ 歪み分布
６ 応力分布
１０ 設計支援装置
１１ ＣＰＵ（処理部）
１２ａ 設計支援プログラム
２６ 床版（拘束体の一部）

Claims (7)

1. 軸方向に配置される鉄筋を含む拘束体によりコンクリートの体積変化が拘束されるコンクリート構造物の設計支援装置であって、
   前記コンクリートの体積変化に関する設定、及び、前記軸方向に直交する前記コンクリート構造物の断面内の２軸であって互いに直交するｘ軸及びｙ軸に関連付けた前記断面に関する設定を受け付ける受付手段と、
   前記断面内において、前記受付手段により受け付けられた各設定値に基づき、前記コンクリートに作用する力と前記拘束体に作用する力との第１釣合条件、前記コンクリートに作用するｘ軸まわりの力のモーメントと前記拘束体に作用するｘ軸まわりの力のモーメントとの第２釣合条件、及び、前記コンクリートに作用するｙ軸まわりの力のモーメントと前記拘束体に作用するｙ軸まわりの力のモーメントとの第３釣合条件から、前記断面内の歪み分布及び応力分布の少なくともいずれか一方を解析する解析手段と、を備えることを特徴とする設計支援装置。
2. 前記断面内における前記歪み分布をｘ軸上の任意点ｘ及びｙ軸上の任意点ｙを変数に持つ平面として、ｘ軸に対する傾き、ｙ軸に対する傾き、及び、切片の仮設定値を受け付ける仮設定手段を備え、
   前記解析手段は、前記断面内において、前記受付手段により受け付けられた各設定値に基づき、前記第１釣合条件、前記第２釣合条件及び前記第３釣合条件から、前記仮設定手段により仮設定された前記仮設定値が適切か否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段により前記仮設定値が適切であると判定された場合に、前記仮設定手段により仮設定された前記仮設定値を有してｘ，ｙを変数に持つ平面を、前記断面内における前記歪み分布として決定する決定手段と、を備えることを特徴とする請求項１記載の設計支援装置。
3. 前記解析手段は、前記断面をｘ軸方向又はｙ軸方向のいずれか一方に等分し、等分した前記断面の各部位をｘ軸方向又はｙ軸方向の他方に等分すると共に、その各部位のｘ軸方向又はｙ軸方向の他方への分割数をそれぞれ同一にすることで、前記断面を複数に分割した微小断面を設定し、複数の前記微小断面に作用する力やモーメントを総和して前記第１釣合条件、前記第２釣合条件及び前記第３釣合条件から前記断面内の前記歪み分布及び前記応力分布の少なくともいずれか一方を解析することを特徴とする請求項１又は２に記載の設計支援装置。
4. 前記断面内の前記歪み分布又は前記応力分布に関する所望分布を受け付ける分布受付手段と、
   前記解析手段により解析された前記歪み分布又は前記応力分布が、前記分布受付手段で受け付けた前記所望分布に近づくように、前記受付手段で受け付けられる各設定値の変更を解析する変更解析手段と、を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の設計支援装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の設計支援装置としてコンピュータを機能させるための設計支援プログラム。
6. 軸方向に配置される鉄筋を含む拘束体によりコンクリートの体積変化が拘束されるコンクリート構造物の設計支援方法であって、処理部を有する設計支援装置によって実行される設計支援方法であり、
   前記コンクリートの体積変化に関する設定、及び、前記軸方向に直交する前記コンクリート構造物の断面内の２軸であって互いに直交するｘ軸及びｙ軸に関連付けた前記断面に関する設定を前記処理部が受け付ける受付ステップと、
   前記断面内において、前記受付ステップにより受け付けられた各設定値に基づき、前記コンクリートに作用する力と前記拘束体に作用する力との第１釣合条件、前記コンクリートに作用するｘ軸まわりの力のモーメントと前記拘束体に作用するｘ軸まわりの力のモーメントとの第２釣合条件、及び、前記コンクリートに作用するｙ軸まわりの力のモーメントと前記拘束体に作用するｙ軸まわりの力のモーメントとの第３釣合条件から、前記断面内の歪み分布及び応力分布の少なくともいずれか一方を前記処理部が解析する解析ステップと、を備えることを特徴とする設計支援方法。
7. 軸方向に配置される鉄筋を含む拘束体によりコンクリートの体積変化が拘束されるコンクリート構造物の製造方法であって、
   前記コンクリートの体積変化に関する設定、及び、前記軸方向に直交する前記コンクリート構造物の断面内の２軸であって互いに直交するｘ軸及びｙ軸に関連付けた前記断面に関する設定を受け付ける受付ステップと、
   前記断面内において、前記受付ステップにより受け付けられた各設定値に基づき、前記コンクリートに作用する力と前記拘束体に作用する力との第１釣合条件、前記コンクリートに作用するｘ軸まわりの力のモーメントと前記拘束体に作用するｘ軸まわりの力のモーメントとの第２釣合条件、及び、前記コンクリートに作用するｙ軸まわりの力のモーメントと前記拘束体に作用するｙ軸まわりの力のモーメントとの第３釣合条件から、前記断面内の歪み分布及び応力分布の少なくともいずれか一方を解析する解析ステップと、
   前記断面内の前記歪み分布又は前記応力分布に関する所望分布を受け付ける分布受付ステップと、
   前記解析ステップにより解析された前記歪み分布又は前記応力分布が、前記分布受付ステップで受け付けた前記所望分布に近づくように、前記受付ステップで受け付けられる各設定値の変更を解析する変更解析ステップと、を備え、
   前記コンクリート構造物の前記歪み分布又は前記応力分布が前記所望分布に近づくように、前記コンクリートの体積変化及び前記断面に関する設定値に対応する前記コンクリート及び前記拘束体の素材や形状、位置、大きさを決定して前記コンクリート構造物を製造することを特徴とするコンクリート構造物の製造方法。

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