WO2024111030A1 - Structure analysis system, structure analysis method, and program - Google Patents
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Abstract
A structure analysis system (10) according to the present disclosure comprises: a degradation detection unit (12) which detects, from a captured image of an RC structure, the degradation of steel bars or concrete that constitutes the RC structure; a model generation unit (15) which divides the RC structure into a plurality of elements, changes, in data for three-dimensional structure analysis, an element corresponding to the detected degradation according to the type of the degradation, and generates a structure analysis model for performing structure analysis of the RC structure on the basis of the changed data for structure analysis; and a structure analysis unit (16) which uses the structure analysis model to perform the structure analysis of the RC structure, and outputs the result, wherein the structure analysis unit (16) determines, on the basis of the stress calculated by the structure analysis and acting on each of the elements, whether an event pertaining to structure degradation occurs, and outputs, for each of the elements, the allowable stress intensity based on the event occurring in the corresponding element, a designed value for the corresponding element, and a prescribed safety factor.
Description
本開示は、構造解析システム、構造解析方法およびプログラムに関する。
This disclosure relates to a structural analysis system, a structural analysis method, and a program.
従来、鉄筋コンクリート（ＲＣ：Reinforced Concrete）で構成された鉄筋コンクリート構造物（以下、「ＲＣ構造物」と称する。）の構造解析では、ＲＣ構造物の劣化状態に応じて逐一、構造解析モデルが生成されていた（例えば、非特許文献１－３参照。）。ＲＣ構造物の劣化状態は、例えば、現場点検によりＲＣ構造物を撮像した画像、あるいは、ＲＣ構造物に取り付けられたセンサにより検出されていた。
In the past, in the structural analysis of reinforced concrete structures (hereinafter referred to as "RC structures") made of reinforced concrete (RC), a structural analysis model was generated one by one according to the deterioration state of the RC structure (see, for example, Non-Patent Documents 1-3). The deterioration state of the RC structure was detected, for example, from images taken of the RC structure during on-site inspections or from sensors attached to the RC structure.
ＲＣ構造物を撮像した画像から劣化状態を検出する手法では、画像から検出された劣化状態ごとに逐一、構造解析モデルを生成する必要があり、時間的・金銭的コストがかかるという問題がある。
The method of detecting the deterioration state of RC structures from images taken of them requires the generation of a structural analysis model for each deterioration state detected in the images, which is time-consuming and costly.
また、ＲＣ構造物に取り付けられたセンサにより劣化状態を検出する手法では、非特許文献２，３に記載されているように、センサの検出結果から自動的に構造解析モデルを構築するアプリケーションは存在する。しかしながら、この手法では、ＲＣ構造物にセンサを取り付ける必要があり、時間的・金銭的コストがかかるという問題がある。
Furthermore, in a method for detecting the deterioration state using sensors attached to RC structures, as described in Non-Patent Documents 2 and 3, there are applications that automatically build structural analysis models from the sensor detection results. However, this method requires sensors to be attached to the RC structure, which has the problem of incurring time and financial costs.
上記のような問題点に鑑みてなされた本開示の目的は、コストの増大を抑制しつつ、ＲＣ構造物の構造解析の精度向上、および、ＲＣ構造物の補修箇所および補修のタイミングの決定の適切化を図ることができる構造解析システム、構造解析方法およびプログラムを提供することにある。
The purpose of this disclosure, made in consideration of the above problems, is to provide a structural analysis system, structural analysis method, and program that can improve the accuracy of structural analysis of RC structures and appropriately determine the locations and timing of repairs for RC structures while suppressing increases in costs.
上記課題を解決するため、本開示に係る構造解析システムは、鉄筋コンクリート構造物の構造解析を行う構造解析システムであって、前記鉄筋コンクリート構造物を撮像した画像から、前記鉄筋コンクリート構造物を構成する鉄筋またはコンクリートの劣化を検出する劣化検出部と、前記鉄筋コンクリート構造物を複数の要素に分割した、三次元の構造解析用データにおける、前記検出された劣化に対応する要素を前記劣化の種類に応じて変更し、変更後の構造解析用データに基づき、前記鉄筋コンクリート構造物の構造解析を行うための構造解析モデルを生成するモデル生成部と、前記構造解析モデルを用いて前記鉄筋コンクリート構造物の構造解析を行い、結果を出力する構造解析部と、を備え、前記構造解析部は、前記構造解析により算出された前記要素ごとに作用する応力に基づき、前記要素の劣化に関するイベントの発生の有無を判定し、前記要素ごとに、当該要素で発生したイベントと、当該要素についての設計値と所定の安全率とに基づく許容応力度とを出力する。
In order to solve the above problems, the structural analysis system according to the present disclosure is a structural analysis system for performing structural analysis of a reinforced concrete structure, and includes a deterioration detection unit that detects deterioration of the rebar or concrete that constitutes the reinforced concrete structure from an image of the reinforced concrete structure, a model generation unit that changes the elements corresponding to the detected deterioration in three-dimensional structural analysis data in which the reinforced concrete structure is divided into a plurality of elements according to the type of deterioration, and generates a structural analysis model for performing structural analysis of the reinforced concrete structure based on the changed structural analysis data, and a structural analysis unit that performs structural analysis of the reinforced concrete structure using the structural analysis model and outputs the results. The structural analysis unit determines whether an event related to deterioration of the element has occurred based on the stress acting on each element calculated by the structural analysis, and outputs, for each element, the event that has occurred in the element and the allowable stress level based on the design value and a predetermined safety factor for the element.
また、上記課題を解決するため、本開示に係る構造解析方法は、鉄筋コンクリート構造物の構造解析を行う構造解析システムによる構造解析方法であって、前記鉄筋コンクリート構造物を撮像した画像から、前記鉄筋コンクリート構造物を構成する鉄筋またはコンクリートの劣化を検出するステップと、前記鉄筋コンクリート構造物を複数の要素に分割した、三次元の構造解析用データにおける、前記検出された劣化に対応する要素を前記劣化の種類に応じて変更し、変更後の構造解析用データに基づき、前記鉄筋コンクリート構造物の構造解析を行うための構造解析モデルを生成するステップと、前記構造解析モデルを用いて前記鉄筋コンクリート構造物の構造解析を行い、結果を出力するステップと、を含み、前記結果を出力するステップでは、前記構造解析により算出された前記要素ごとに作用する応力に基づき、前記要素の劣化に関するイベントの発生の有無を判定し、前記要素ごとに、当該要素で発生したイベントと、当該要素についての設計値と所定の安全率とに基づく許容応力度とを出力する。
In order to solve the above problems, the structural analysis method according to the present disclosure is a structural analysis method using a structural analysis system that performs structural analysis of a reinforced concrete structure, and includes the steps of: detecting deterioration of the reinforcing bars or concrete that constitute the reinforced concrete structure from an image of the reinforced concrete structure; modifying an element corresponding to the detected deterioration in three-dimensional structural analysis data in which the reinforced concrete structure is divided into a plurality of elements according to the type of deterioration, and generating a structural analysis model for performing a structural analysis of the reinforced concrete structure based on the modified structural analysis data; and performing a structural analysis of the reinforced concrete structure using the structural analysis model and outputting the results. In the step of outputting the results, the presence or absence of an event related to the deterioration of the element is determined based on the stress acting on each of the elements calculated by the structural analysis, and for each element, the event that occurred in the element and the allowable stress level based on the design value and a predetermined safety factor for the element are output.
また、上記課題を解決するため、本開示に係るプログラムは、コンピュータを、上述した構造解析システムとして動作させる。
In addition, to solve the above problem, the program disclosed herein causes a computer to operate as the structural analysis system described above.
本開示に係る構造解析システム、構造解析方法およびプログラムによれば、コストの増大を抑制しつつ、ＲＣ構造物の構造解析の精度向上、および、ＲＣ構造物の補修箇所および補修のタイミングの決定の適切化を図ることができる。
The structural analysis system, structural analysis method, and program disclosed herein can improve the accuracy of structural analysis of RC structures and appropriately determine the locations and timing of repairs for RC structures while suppressing increases in costs.
以下、本開示の実施の形態について図面を参照して説明する。
The following describes an embodiment of the present disclosure with reference to the drawings.
図１は、本開示の一実施形態に係る構造解析システム１０の構成例を示す図である。本実施形態に係る構造解析システム１０は、鉄筋コンクリート構造物（ＲＣ構造物）の構造解析を行うための構造解析モデルを生成し、生成したモデルによりＲＣ構造物の構造解析を行い、構造解析による評価結果を出力するものである。
FIG. 1 is a diagram showing an example configuration of a structural analysis system 10 according to an embodiment of the present disclosure. The structural analysis system 10 according to this embodiment generates a structural analysis model for performing structural analysis of a reinforced concrete structure (RC structure), performs structural analysis of the RC structure using the generated model, and outputs evaluation results from the structural analysis.
図１に示すように、本実施形態に係る構造解析システム１０は、取得部１１と、劣化検出部１２と、データ生成部１３と、位置合わせ部１４と、モデル生成部１５と、構造解析部１６とを備える。
As shown in FIG. 1, the structural analysis system 10 according to this embodiment includes an acquisition unit 11, a deterioration detection unit 12, a data generation unit 13, an alignment unit 14, a model generation unit 15, and a structural analysis unit 16.
取得部１１は、構造解析の対象であるＲＣ構造物の内部空間全面を撮像した画像が入力される。取得部１１に入力される画像は、例えば、一般的なカメラで撮像された複数枚の透視投影画像、ビデオカメラにより撮像された動画から切り出された画像、あるいは、全天球カメラなどの広角カメラにより撮像された単一もしくは複数枚の画像などである。また、取得部１１は、構造解析の対象であるＲＣ構造物の設計図面などの設計データが入力される。
The acquisition unit 11 receives input of images of the entire interior space of the RC structure that is the subject of structural analysis. The images input to the acquisition unit 11 are, for example, multiple perspective projection images captured by a general camera, images cut out from a video captured by a video camera, or single or multiple images captured by a wide-angle camera such as a spherical camera. The acquisition unit 11 also receives input of design data such as design drawings of the RC structure that is the subject of structural analysis.
取得部１１は、取得した画像を劣化検出部１２に出力し、取得した設計データをデータ生成部１３に出力する。
The acquisition unit 11 outputs the acquired images to the degradation detection unit 12, and outputs the acquired design data to the data generation unit 13.
劣化検出部１２は、取得部１１から出力された画像から、ＲＣ構造物を構成する鉄筋またはコンクリートの劣化（コンクリートのひび割れ、コンクリートの剥離および鉄筋露筋）を検出する。劣化検出部１２は、例えば、取得部１１から出力された画像に対して、機械学習モデルを用いた画像認識を行い、ＲＣ構造物を構成する鉄筋またはコンクリートの劣化を検出し、画像上での劣化の位置を特定する。劣化検出部１２は、例えば、Ｕ－ｎｅｔを用いたセグメンテーションにより、上述した各種の劣化の位置を画素単位で特定する。Ｕ－ｎｅｔを用いた画像上での劣化の位置の特定は、例えば、参考文献１に記載されているため、詳細な説明は省略する。
［参考文献１］
渡邉一旭ら、U-netを用いた深層学習による通信用マンホール内の鉄筋露出および金物腐食検出技術、土木学会, 2020 Thedeterioration detection unit 12 detects deterioration (cracks in concrete, peeling of concrete, and exposed reinforcing bars) of the reinforcing bars or concrete constituting the RC structure from the image output from the acquisition unit 11. For example, the deterioration detection unit 12 performs image recognition using a machine learning model on the image output from the acquisition unit 11, detects deterioration of the reinforcing bars or concrete constituting the RC structure, and identifies the position of the deterioration on the image. The deterioration detection unit 12 identifies the positions of the various types of deterioration described above on a pixel-by-pixel basis, for example, by segmentation using U-net. Identifying the position of deterioration on an image using U-net is described, for example, in Reference 1, so a detailed description will be omitted.
[Reference 1]
Kazuaki Watanabe et al., Detection of exposed rebar and metal corrosion in communication manholes using U-net and deep learning, Japan Society of Civil Engineers, 2020
［参考文献１］
渡邉一旭ら、U-netを用いた深層学習による通信用マンホール内の鉄筋露出および金物腐食検出技術、土木学会, 2020 The
[Reference 1]
Kazuaki Watanabe et al., Detection of exposed rebar and metal corrosion in communication manholes using U-net and deep learning, Japan Society of Civil Engineers, 2020
劣化検出部１２は、劣化の検出後の画像をデータ生成部１３に出力する。
The deterioration detection unit 12 outputs the image after the deterioration is detected to the data generation unit 13.
データ生成部１３は、劣化検出部１２から出力された、劣化が検出された画像（劣化の種類ごとに位置が特定された二次元データ）から、構造解析の対象のＲＣ構造物の三次元データを生成する。データ生成部１３は、例えば、画像が透視投影画像の場合、Structure from Motionなどを使用して、三次元データを生成する。Structure from Motionを用いた三次元データの生成は、例えば、参考文献２に記載されているため、詳細な説明を省略する。また、データ生成部１３は、例えば、画像がパノラマ画像である場合、参考文献３－５に記載されている手法を用いて、三次元データを生成する。
［参考文献２］
P. Beardsley, et al. 3d model acquisition from extended image sequences. 1996.
［参考文献３］
Zou, C., et al. Layoutnet: Reconstructing the 3d room layout from a single rgb image, CVPR, 2018
［参考文献４］
Sun, C., et al. HorizonNet: Learning Room Layout With 1D Representation and Pano Stretch Data Augmentation, CVPR, 2019.
［参考文献５］
Sun, C., et al. HoHoNet: 360 Indoor Holistic Understanding with Latent Horizontal Features, CVPR, 2020 Thedata generating unit 13 generates three-dimensional data of the RC structure that is the target of structural analysis from the image in which deterioration is detected (two-dimensional data in which the position is specified for each type of deterioration) output from the deterioration detecting unit 12. For example, when the image is a perspective projection image, the data generating unit 13 generates three-dimensional data using Structure from Motion or the like. The generation of three-dimensional data using Structure from Motion is described, for example, in Reference 2, and therefore a detailed description thereof will be omitted. Also, when the image is a panoramic image, the data generating unit 13 generates three-dimensional data using the methods described in References 3-5.
[Reference 2]
P. Beardsley, et al. 3d model acquisition from extended image sequences. 1996.
[Reference 3]
Zou, C., et al. Layoutnet: Reconstructing the 3d room layout from a single rgb image, CVPR, 2018
[Reference 4]
Sun, C., et al. HorizonNet: Learning Room Layout With 1D Representation and Pano Stretch Data Augmentation, CVPR, 2019.
[Reference 5]
Sun, C., et al. HoHoNet: 360 Indoor Holistic Understanding with Latent Horizontal Features, CVPR, 2020
［参考文献２］
P. Beardsley, et al. 3d model acquisition from extended image sequences. 1996.
［参考文献３］
Zou, C., et al. Layoutnet: Reconstructing the 3d room layout from a single rgb image, CVPR, 2018
［参考文献４］
Sun, C., et al. HorizonNet: Learning Room Layout With 1D Representation and Pano Stretch Data Augmentation, CVPR, 2019.
［参考文献５］
Sun, C., et al. HoHoNet: 360 Indoor Holistic Understanding with Latent Horizontal Features, CVPR, 2020 The
[Reference 2]
P. Beardsley, et al. 3d model acquisition from extended image sequences. 1996.
[Reference 3]
Zou, C., et al. Layoutnet: Reconstructing the 3d room layout from a single rgb image, CVPR, 2018
[Reference 4]
Sun, C., et al. HorizonNet: Learning Room Layout With 1D Representation and Pano Stretch Data Augmentation, CVPR, 2019.
[Reference 5]
Sun, C., et al. HoHoNet: 360 Indoor Holistic Understanding with Latent Horizontal Features, CVPR, 2020
また、データ生成部１３は、取得部１１から出力された設計データから、構造解析の対象のＲＣ構造物を複数の要素（ソリッド要素など）に分割した、三次元の構造解析用データを生成する。データ生成部１３は、例えば、構造解析の対象のＲＣ構造物を複数に分割した要素の頂点から構成される点群データを生成する。このような点群データは、例えば、既存の点群作成用ソフトを用いて生成することができる。
The data generation unit 13 also generates three-dimensional structural analysis data from the design data output from the acquisition unit 11, in which the RC structure to be analyzed is divided into multiple elements (such as solid elements). The data generation unit 13 generates point cloud data composed of the vertices of the elements obtained by dividing the RC structure to be analyzed into multiple parts, for example. Such point cloud data can be generated, for example, using existing point cloud creation software.
データ生成部１３は、生成した三次元データおよび構造解析用データを位置合わせ部１４に出力する。
The data generation unit 13 outputs the generated three-dimensional data and structural analysis data to the alignment unit 14.
位置合わせ部１４は、データ生成部１３から出力された三次元データと構造解析用データとの位置合わせを行う。具体的には、位置合わせ部１４は、構造解析用データと座標系が一致した三次元データを生成する。位置合わせ部１４は、例えば、ＩＣＰ（Interactive Closest Point）などの手法を用いて、三次元データと構造解析用データとの位置合わせを行う。ＩＣＰは、対象を複数の点で示す２つの点群が整合するように、対象の位置姿勢を調整するものであり、繰り返し計算により、段階的に位置姿勢を調整する手法である。
The alignment unit 14 aligns the three-dimensional data output from the data generation unit 13 with the data for structural analysis. Specifically, the alignment unit 14 generates three-dimensional data whose coordinate system matches that of the data for structural analysis. The alignment unit 14 aligns the three-dimensional data with the data for structural analysis using a method such as ICP (Interactive Closest Point). ICP adjusts the position and orientation of the object so that two point clouds representing the object using multiple points are aligned, and is a method of adjusting the position and orientation in stages through repeated calculations.
位置合わせ部１４は、位置合わせ後の三次元データおよび構造解析用データを、モデル生成部１５に出力する。
The alignment unit 14 outputs the aligned three-dimensional data and structural analysis data to the model generation unit 15.
モデル生成部１５は、位置合わせ部１４から出力された位置合わせ後の三次元データおよび構造解析用データに基づき、構造解析モデルを生成する。具体的には、モデル生成部１５は、構造解析用データにおいて、三次元データにおける検出された劣化の位置に、当該劣化に対応する要素が存在するか否かを判定する。モデル生成部１５は、検出された結果の位置に、当該劣化に対応する要素が存在すると判定した場合、構造解析用データにおける当該要素に劣化を付与する。そして、モデル生成部１５は、劣化の付与後の構造解析用データに基づき、構造解析モデルを生成する。
The model generation unit 15 generates a structural analysis model based on the aligned three-dimensional data and the structural analysis data output from the alignment unit 14. Specifically, the model generation unit 15 determines whether or not an element corresponding to the degradation detected in the three-dimensional data is present in the structural analysis data at the position of the degradation. If the model generation unit 15 determines that an element corresponding to the degradation is present at the position of the detected result, it adds degradation to that element in the structural analysis data. Then, the model generation unit 15 generates a structural analysis model based on the structural analysis data after the degradation has been added.
構造解析部１６は、モデル生成部１５により生成された構造解析モデルを用いて、構造解析の対象であるＲＣ構造物の構造解析を行い、結果を出力する。
The structural analysis unit 16 uses the structural analysis model generated by the model generation unit 15 to perform structural analysis of the RC structure that is the subject of the structural analysis, and outputs the results.
次に、本実施形態に係る構造解析システム１０の動作について説明する。図２は、本実施形態に係る構造解析システム１０の動作の一例を示すフローチャートであり、本実施形態に係る構造解析システム１０による構造解析方法を説明するための図である。
Next, the operation of the structural analysis system 10 according to this embodiment will be described. Figure 2 is a flowchart showing an example of the operation of the structural analysis system 10 according to this embodiment, and is a diagram for explaining the structural analysis method by the structural analysis system 10 according to this embodiment.
取得部１１は、構造解析の対象であるＲＣ構造物を撮像した画像およびＲＣ構造物の設計データを取得する（ステップＳ１１）。
The acquisition unit 11 acquires an image of the RC structure that is the subject of structural analysis and design data of the RC structure (step S11).
劣化検出部１２は、取得部１１が取得した画像から、ＲＣ構造物の劣化（コンクリートのひび割れ、コンクリートの剥離および鉄筋露筋）を検出する（ステップＳ１２）。
The deterioration detection unit 12 detects deterioration of the RC structure (cracks in concrete, peeling of concrete, and exposed rebar) from the images acquired by the acquisition unit 11 (step S12).
データ生成部１３は、劣化検出部１２により劣化が検出された画像から、ＲＣ構造物の三次元データを生成する。また、データ生成部１３は、取得部１１が取得したＲＣ構造物の設計データから、ＲＣ構造物を複数の要素に分割した、三次元の構造解析用データを生成する（ステップＳ１３）。
The data generation unit 13 generates three-dimensional data of the RC structure from the image in which deterioration is detected by the deterioration detection unit 12. The data generation unit 13 also generates three-dimensional structural analysis data in which the RC structure is divided into multiple elements from the design data of the RC structure acquired by the acquisition unit 11 (step S13).
位置合わせ部１４は、データ生成部１３により生成された三次元データと構造解析用データとの位置合わせを行う（ステップＳ１４）。
The alignment unit 14 aligns the three-dimensional data generated by the data generation unit 13 with the structural analysis data (step S14).
モデル生成部１５は、位置合わせ部１４による位置合わせ後の三次元データおよび構造解析用データに基づき、構造解析モデルを生成する（ステップＳ１５）。
The model generation unit 15 generates a structural analysis model based on the three-dimensional data after alignment by the alignment unit 14 and the structural analysis data (step S15).
図３は、上述したステップＳ１３からステップＳ１５までの処理をより詳細に示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing the process from step S13 to step S15 described above in more detail.
データ生成部１３は、ステップＳ１３の処理として、具体的には、以下のステップＳ１３１からステップＳ１３４の処理を行う。
To carry out step S13, the data generation unit 13 specifically carries out the following steps S131 to S134.
データ生成部１３は、劣化検出部１２から、劣化の検出後の画像が入力される（ステップＳ１３１）。データ生成部１３は、入力された画像からＲＣ構造物の三次元データを生成する（ステップＳ１３２）。データ生成部１３は、例えば、画像が投影投影画像の場合、Structure from Motionなどを使用して、三次元データを生成する。また、データ生成部１３は、例えば、画像がパノラマ画像である場合、上述した参考文献３－５に記載されている手法を用いて、三次元データを生成する。
The data generation unit 13 receives an image after the deterioration has been detected from the deterioration detection unit 12 (step S131). The data generation unit 13 generates three-dimensional data of the RC structure from the input image (step S132). For example, if the image is a projection image, the data generation unit 13 generates three-dimensional data using Structure from Motion or the like. Also, for example, if the image is a panoramic image, the data generation unit 13 generates three-dimensional data using the method described in References 3-5 mentioned above.
また、データ生成部１３は、取得部１１から、構造解析の対象のＲＣ構造物の設計データが入力される（ステップＳ１３３）。データ生成部１３は、入力された設計データから、三次元の構造解析用データを生成する（ステップＳ１３４）。データ生成部１３は、例えば、ＲＣ構造物を複数に分割した要素の頂点から構成される点群データを生成する。
The data generation unit 13 also receives design data of the RC structure to be subjected to structural analysis from the acquisition unit 11 (step S133). The data generation unit 13 generates three-dimensional structural analysis data from the input design data (step S134). The data generation unit 13 generates point cloud data consisting of vertices of elements obtained by dividing the RC structure into multiple parts, for example.
位置合わせ部１４は、ステップＳ１４の処理として、具体的には、以下のステップＳ１４１の処理を行う。
As part of the process of step S14, the alignment unit 14 specifically performs the process of step S141 below.
位置合わせ部１４は、例えば、ＩＣＰを用いて、データ生成部１３により生成された三次元データと構造解析用データとの位置合わせを行う（ステップＳ１４１）。上述したように、ＩＣＰは、繰り返し計算により、２つの点群の位置姿勢を段階的に調整する手法である。したがって、繰り返し計算を行うほど、位置合わせの精度は向上する。
The alignment unit 14 aligns the three-dimensional data generated by the data generation unit 13 with the data for structural analysis, for example, using ICP (step S141). As described above, ICP is a method for gradually adjusting the positions and orientations of two point clouds through repeated calculations. Therefore, the more repeated calculations are performed, the more accurate the alignment becomes.
モデル生成部１５は、ステップＳ１５の処理として、具体的には、以下のステップＳ１５１からステップＳ１５７の処理を行う。
To carry out step S15, the model generation unit 15 specifically carries out the following steps S151 to S157.
モデル生成部１５は、劣化検出部１２により検出された劣化の種類を判定する（ステップＳ１５１）。具体的には、モデル生成部１５は、劣化が、鉄筋露筋であるか、コンクリートの剥離であるか、コンクリートのひび割れであるかを判定する。
The model generation unit 15 determines the type of deterioration detected by the deterioration detection unit 12 (step S151). Specifically, the model generation unit 15 determines whether the deterioration is exposed rebar, peeling of concrete, or cracks in concrete.
モデル生成部１５は、劣化が鉄筋露筋であると判定した場合、構造解析用データにおける、露筋位置と最も近い鉄筋を特定する。そして、モデル生成部１５は、露筋位置と特定した鉄筋位置との差が所定の鉄筋間隔の半分未満であるか否かを判定する（ステップＳ１５２）。鉄筋間隔は、例えば、規格などで予め定められた値である。
If the model generation unit 15 determines that the deterioration is due to exposed rebar, it identifies the rebar that is closest to the exposed rebar position in the structural analysis data. Then, the model generation unit 15 determines whether the difference between the exposed rebar position and the identified rebar position is less than half the specified rebar spacing (step S152). The rebar spacing is a value that is predetermined, for example, by standards.
露筋位置と特定した鉄筋位置との差が所定の鉄筋間隔の半分以上であると判定した場合（ステップＳ１５２：Ｎｏ）、モデル生成部１５は、三次元データと構造解析用データとの位置合わせの再計算を位置合わせ部１４に指示する。
If it is determined that the difference between the exposed reinforcement bar position and the identified reinforcement bar position is equal to or greater than half the specified reinforcement bar spacing (step S152: No), the model generation unit 15 instructs the alignment unit 14 to recalculate the alignment between the three-dimensional data and the structural analysis data.
露筋位置と特定した鉄筋位置との差が所定の鉄筋間隔の半分以上であると判定した場合（ステップＳ１５２：Ｙｅｓ）、モデル生成部１５は、構造解析用データにおける、露筋位置と最も近いと特定した鉄筋に対応する要素に劣化を付与する（ステップＳ１５３）。すなわち、モデル生成部１５は、構造解析用データにおいて、検出された劣化（鉄筋露筋）の位置に、当該劣化に対応する要素（鉄筋）が存在する場合、構造解析用データにおける当該要素に劣化を付与する。
If it is determined that the difference between the exposed reinforcement position and the identified rebar position is equal to or greater than half the specified rebar spacing (step S152: Yes), the model generation unit 15 marks the element in the structural analysis data that corresponds to the rebar identified as being closest to the exposed reinforcement position as deteriorated (step S153). In other words, if an element (rebar) corresponding to the detected deterioration (exposed rebar) is present at the position of the deterioration in the structural analysis data, the model generation unit 15 marks the element in the structural analysis data as deteriorated.
具体的には、モデル生成部１５は、劣化がＲＣ構造物を構成する鉄筋が露出した鉄筋露筋である場合、構造解析用データにおける、当該鉄筋に対応する要素の断面積を減少させる（減肉させる）。鉄筋の断面を減肉させる減肉率は、例えば、使用者が設定してよい。減肉率は、鉄筋の種類に応じて設定されてよく、例えば、鉄筋が異形鉄筋の場合、リブが観察されない状態を減肉率Ｘというように設定されてよい。
Specifically, when the deterioration is an exposed rebar that constitutes an RC structure, the model generation unit 15 reduces (thins) the cross-sectional area of the element corresponding to that rebar in the structural analysis data. The thinning rate for thinning the cross section of the rebar may be set, for example, by the user. The thinning rate may be set according to the type of rebar; for example, when the rebar is a deformed rebar, the state in which no ribs are observed may be set as thinning rate X.
モデル生成部１５は、劣化がコンクリートの剥離であると判定した場合、構造解析用データにおける、剥離位置と最も近い、コンクリートに対応するメッシュ要素を特定する。メッシュ要素とは、点群データを構成する点群を結んだ多角形の要素である。そして、モデル生成部１５は、剥離位置と特定したメッシュ要素の位置との差がメッシュ要素間隔の半分未満であるか否かを判定する（ステップＳ１５４）。
If the model generation unit 15 determines that the deterioration is spalling of concrete, it identifies the mesh element in the structural analysis data that corresponds to the concrete and is closest to the spalling position. A mesh element is a polygonal element that connects the points that make up the point cloud data. The model generation unit 15 then determines whether the difference between the spalling position and the position of the identified mesh element is less than half the mesh element spacing (step S154).
剥離位置と特定したメッシュ要素の位置との差がメッシュ要素間隔の半分以上であると判定した場合（ステップＳ１５４：Ｎｏ）、モデル生成部１５は、三次元データと構造解析用データとの位置合わせの再計算を位置合わせ部１４に指示する。
If it is determined that the difference between the peeling position and the position of the identified mesh element is equal to or greater than half the mesh element spacing (step S154: No), the model generation unit 15 instructs the alignment unit 14 to recalculate the alignment between the three-dimensional data and the structural analysis data.
剥離位置と特定したメッシュ要素の位置との差がメッシュ要素間隔の半分未満であると判定した場合（ステップＳ１５４：Ｙｅｓ）、モデル生成部１５は、構造解析用データにおける、剥離位置と最も近いと特定したメッシュ要素に劣化を付与する（ステップＳ１５５）。すなわち、モデル生成部１５は、構造解析用データにおける、検出された劣化（コンクリートの剥離）の位置に、当該劣化に対応する要素（コンクリート）が存在すると判定した場合、構造解析用データにおける当該要素に劣化を付与する。
If it is determined that the difference between the peeling position and the position of the identified mesh element is less than half the mesh element spacing (step S154: Yes), the model generation unit 15 marks the mesh element in the structural analysis data that is identified as being closest to the peeling position as being deteriorated (step S155). In other words, if the model generation unit 15 determines that an element (concrete) corresponding to the detected deterioration (peel in concrete) exists at the position of the deterioration in the structural analysis data, it marks the element in the structural analysis data as being deteriorated.
具体的には、モデル生成部１５は、劣化がＲＣ構造物を構成するコンクリートが剥離したコンクリート剥離である場合、構造解析用データにおける、当該コンクリートに対応する要素を削除する。
Specifically, if the deterioration is concrete spalling, which is caused by the separation of concrete that constitutes the RC structure, the model generation unit 15 deletes the element that corresponds to that concrete from the structural analysis data.
モデル生成部１５は、劣化がコンクリートのひび割れであると判定した場合、構造解析用データにおける、ひび割れ位置と最も近い節点（メッシュ要素の頂点）を特定する。そして、モデル生成部１５は、ひび割れ位置と特定した節点の位置との差がメッシュ要素間隔の半分未満であるか否かを判定する（ステップＳ１５６）。
If the model generation unit 15 determines that the deterioration is a crack in the concrete, it identifies the node (vertex of a mesh element) in the structural analysis data that is closest to the crack position. Then, the model generation unit 15 determines whether the difference between the crack position and the position of the identified node is less than half the mesh element spacing (step S156).
ひび割れ位置と特定した節点の位置との差がメッシュ要素間隔の半分以上であると判定した場合（ステップＳ１５６：Ｎｏ）、モデル生成部１５は、三次元データと構造解析用データとの位置合わせの再計算を位置合わせ部１４に指示する。
If it is determined that the difference between the crack position and the position of the identified node is equal to or greater than half the mesh element spacing (step S156: No), the model generation unit 15 instructs the alignment unit 14 to recalculate the alignment between the three-dimensional data and the structural analysis data.
ひび割れ位置と特定したメッシュ要素の位置との差がメッシュ要素間隔の半分未満であると判定した場合（ステップＳ１５６：Ｙｅｓ）、モデル生成部１５は、構造解析用データにおける、ひび割れ位置と最も近いと特定した節点を含むメッシュ要素に劣化を付与する（ステップＳ１５７）。すなわち、モデル生成部１５は、構造解析用データにおける、検出された劣化（コンクリートのひび割れ）の位置に、当該劣化に対応する要素（コンクリート）が存在すると判定した場合、構造解析用データにおける当該要素に劣化を付与する。
If it is determined that the difference between the crack position and the position of the identified mesh element is less than half the mesh element spacing (step S156: Yes), the model generation unit 15 marks the mesh element in the structural analysis data that includes the node identified as being closest to the crack position as being deteriorated (step S157). In other words, if the model generation unit 15 determines that an element (concrete) corresponding to the detected deterioration (crack in concrete) exists at the position of the deterioration in the structural analysis data, it marks the element in the structural analysis data as being deteriorated.
具体的には、モデル生成部１５は、劣化がＲＣ構造物を構成するコンクリートがひび割れたひび割れである場合、図４に示すように、構造解析用データにおける、ひび割れが発生したコンクリートに対応するメッシュ要素の頂点である節点を二重節点に変更する。なお、ひび割れの深さは、例えば、使用者が設定してよい。また、例えば、ひび割れが撮像された画像およびそのひび割れの深さ情報のセットデータをモデル生成部１５に学習させ、入力されたひび割れの画像からモデル生成部１５がモデルを用いてひび割れの深さを判定してもよい。また、ひび割れの深さがＲＣ構造物の耐力に影響がないことが分かっている場合、モデル生成部１５が一律でひび割れの深さを設定してもよい。
Specifically, when the deterioration is a crack in the concrete that constitutes the RC structure, the model generation unit 15 changes the node that is the vertex of the mesh element in the structural analysis data that corresponds to the concrete where the crack has occurred to a double node, as shown in FIG. 4. The depth of the crack may be set, for example, by the user. Also, for example, the model generation unit 15 may learn a set of data that includes an image of the crack and information about the depth of the crack, and the model generation unit 15 may use a model to determine the depth of the crack from the input image of the crack. Also, when it is known that the depth of the crack does not affect the strength of the RC structure, the model generation unit 15 may set the crack depth uniformly.
モデル生成部１５は、検出されたすべての劣化についてステップＳ１５３、ステップＳ１５５あるいはステップＳ１５７の処理が終了すると、変更後の構造解析用データに基づき、構造解析用モデルを生成する。このように、モデル生成部１５は、構造解析用データにおける、検出された劣化に対応する要素を、その劣化の種類に応じて変更し、変更後の構造解析用データに基づき、構造解析モデルを生成する。
When the model generation unit 15 has completed the processing of step S153, step S155, or step S157 for all detected deterioration, it generates a structural analysis model based on the modified structural analysis data. In this way, the model generation unit 15 changes the elements in the structural analysis data that correspond to the detected deterioration according to the type of deterioration, and generates a structural analysis model based on the modified structural analysis data.
モデル生成部１５により、三次元データと構造解析用データとの位置合わせの再計算が指示されると、位置合わせ部１４は、ＩＣＰを用いて、三次元データと構造解析用データとの位置合わせを行う。すなわち、位置合わせ部１４は、構造解析データにおいて、検出された劣化の位置に、当該劣化に対応する要素が存在しない場合、三次元データと、構造解析用データとの位置合わせを繰り返す。劣化に対応する要素が存在すると判定されるまで、上述したステップＳ１４１からステップＳ１５７までの処理が繰り返される。
When the model generation unit 15 instructs the recalculation of the alignment between the three-dimensional data and the structural analysis data, the alignment unit 14 uses ICP to align the three-dimensional data and the structural analysis data. That is, if an element corresponding to the detected deterioration is not present at the position of the deterioration in the structural analysis data, the alignment unit 14 repeats the alignment between the three-dimensional data and the structural analysis data. The above-mentioned processes from step S141 to step S157 are repeated until it is determined that an element corresponding to the deterioration is present.
なお、図５に示すように、ＲＣ構造物の本体１の内部空間の隅角部に、壁面の厚さを増したハンチ部２が設けられる場合がある。このようなハンチ部２は、設計段階から設置が想定され、設計データに反映されている場合と、設計データに反映されていない場合とがある。モデル生成部１５は、入力された画像に、設計データに含まれないハンチ部２が存在する場合、そのハンチ部２に対応する要素を構造解析用データに追加してよい。
As shown in FIG. 5, haunch portions 2 with increased wall thickness may be provided at corners of the internal space of the main body 1 of an RC structure. Such haunch portions 2 are assumed to be installed from the design stage and may or may not be reflected in the design data. If the input image contains a haunch portion 2 that is not included in the design data, the model generation unit 15 may add an element corresponding to the haunch portion 2 to the structural analysis data.
モデル生成部１５は、例えば、５０ｍｍ×５０ｍｍあるいは１００ｍｍ×１００ｍｍなどの特定の寸法のハンチ部２に対応する要素を構造解析用データに追加する（ハンチ部２に相当する要素をＲＣ構造物の本体１の要素に剛結させる）。こうすることで、設計データに含まれていないハンチ部２が存在する場合にも、構造解析モデルを生成し直す必要がなくなり、構造解析にかかるコストの増大を抑制することができる。
The model generation unit 15 adds elements corresponding to haunch portions 2 of specific dimensions, such as 50 mm x 50 mm or 100 mm x 100 mm, to the structural analysis data (the elements corresponding to the haunch portions 2 are rigidly connected to the elements of the main body 1 of the RC structure). In this way, even if there are haunch portions 2 that are not included in the design data, it is not necessary to regenerate the structural analysis model, and it is possible to suppress increases in the costs involved in the structural analysis.
図２を再び参照すると、構造解析部１６は、モデル生成部１５により生成された構造解析モデルを用いて有限要素法によりＲＣ構造物の構造解析を行い（ステップＳ１６）、結果を出力する。
Referring again to FIG. 2, the structural analysis unit 16 performs structural analysis of the RC structure by the finite element method using the structural analysis model generated by the model generation unit 15 (step S16) and outputs the results.
構造解析部１６は、構造解析において、構造解析モデルでモデル化されたＲＣ構造物に対して荷重を印加する。ＲＣ構造物が地中に埋設されるマンホールであるとすると、構造解析部１６は、常時荷重と路面活荷重とを印加する。常時荷重は、ＲＣ構造物の自重（ＲＣ構造物の自重、ＲＣ構造物が地中に埋設されるマンホールの場合、首部ブロックの重さ、および、鉄蓋の自重など）による荷重、鉛直土圧により上床板上面に作用する荷重、水平土圧により壁および下床板の側面に作用する荷重などが含まれる。また、路面活荷重は、地中のＲＣ構造物上の路面を走行する車両の重量などにより、上床板上面に作用する荷重である。
In the structural analysis, the structural analysis unit 16 applies loads to the RC structure modeled in the structural analysis model. If the RC structure is a manhole buried underground, the structural analysis unit 16 applies a constant load and a live road load. The constant loads include the load due to the RC structure's own weight (the weight of the RC structure, and in the case of a manhole where the RC structure is buried underground, the weight of the neck block and the weight of the iron cover, etc.), the load acting on the top surface of the upper deck due to vertical earth pressure, and the load acting on the sides of the walls and lower deck due to horizontal earth pressure. The live road load is the load acting on the top surface of the upper deck due to the weight of vehicles traveling on the road surface above the underground RC structure, etc.
図６は、構造解析部１６による荷重の印加について説明するための図である。図６に示すように、構造解析部１６は、モデル化されたＲＣ構造物を構成する各要素を適切に接触させるために、印加する荷重をゼロから徐々に荷重を増加させる。具体的には、構造解析部１６は、１ステップ目では常時荷重および路面活荷重をゼロとする。構造解析部１６は、２ステップ目から５ステップまで、常時荷重を０．２倍ずつ１．０倍まで漸増させる。その後、構造解析部１６は、所定の路面活荷重（図６に示す例では、１．０倍）まで、路面活荷重を０．１倍ずつ漸増させ、その後は、弧長法による自動増分として最大荷重まで路面活荷重を漸増させる。
FIG. 6 is a diagram for explaining the application of loads by the structural analysis unit 16. As shown in FIG. 6, the structural analysis unit 16 gradually increases the load applied from zero in order to bring each element constituting the modeled RC structure into proper contact. Specifically, the structural analysis unit 16 sets the normal load and road live load to zero in the first step. From the second step to the fifth step, the structural analysis unit 16 gradually increases the normal load by 0.2 times up to 1.0 times. After that, the structural analysis unit 16 gradually increases the road live load by 0.1 times up to a specified road live load (1.0 times in the example shown in FIG. 6), and then gradually increases the road live load to the maximum load as an automatic increment using the arc length method.
構造解析部１６は、構造解析により算出された要素ごとに作用する応力に基づき、当該要素の劣化に関するイベントの発生の有無を判定する。そして、構造解析部１６は、要素ごとに、当該要素で発生したイベントと、当該要素についての許容応力度とを出力する。許容応力度は、ＲＣ構造体を構成する要素の設計値と所定の安全率とに基づく値である。
The structural analysis unit 16 determines whether an event related to deterioration of an element has occurred based on the stress acting on each element calculated by structural analysis. The structural analysis unit 16 then outputs, for each element, the event that has occurred in that element and the allowable stress level for that element. The allowable stress level is a value based on the design values of the elements that make up the RC structure and a specified safety factor.
構造解析部１６は、構造解析により算出された要素ごとに作用する応力に基づき、例えば、コンクリートのひび割れの発生、コンクリートのひび割れの進展、コンクリートの圧壊および鉄筋降伏などのイベントの発生の有無を判定する。
The structural analysis unit 16 determines whether events such as the occurrence of cracks in concrete, the progression of cracks in concrete, concrete collapse, and rebar yielding have occurred based on the stress acting on each element calculated by structural analysis.
図７は、モデル化したＲＣ構造物を構成する要素に作用する応力の一例を示す図である。以下では、イベント「コンクリートひび割れ発生」に対応する表記を「Ａ」とし、イベント「コンクリートひび割れ進展」に対応する表記を「Ｂ」とし、イベント「コンクリート圧壊」に対応する表記を「Ｃ」とし、イベント「鉄筋降伏」に対応する表記を「Ｄ」とする。
Figure 7 shows an example of stress acting on elements that make up a modeled RC structure. In the following, the notation corresponding to the event "concrete crack occurrence" is "A", the notation corresponding to the event "concrete crack growth" is "B", the notation corresponding to the event "concrete crushing" is "C", and the notation corresponding to the event "rebar yielding" is "D".
構造解析部１６は、構造解析モデルを用いた構造解析により、要素ごとの変位量を算出し、その変位量から要素ごとに作用する応力を計算する。構造解析部１６は、算出した応力が、各イベントに対応する所定の閾値に達するか否かにより、イベントの発生の有無を判定する。
The structural analysis unit 16 calculates the amount of displacement for each element through structural analysis using a structural analysis model, and calculates the stress acting on each element from the amount of displacement. The structural analysis unit 16 determines whether an event has occurred based on whether the calculated stress reaches a predetermined threshold value corresponding to each event.
例えば、コンクリートにひび割れが発生する設計値（例えば、所定の基準値あるいは所定の破壊強度）をＸＡとし、地山側からのコンクリートのひび割れが所定の鉄筋位置に達する設計値をＸＢとし、コンクリートの圧縮強さの設計値をＸＣとし、鉄筋の降伏強度の設計値をＸＤとし、安全率α＝１とする。この場合、構造解析部１６は、モデル化されたＲＣ構造物を構成するいずれかの要素に作用する応力が、ｆＡ１＝ＸＡ／α（＝ＸＡ）に達すると、イベント「コンクリートひび割れ発生」が発生したと判定する。また、構造解析部１６は、モデル化されたＲＣ構造物を構成するいずれかの要素に作用する応力が、ｆＢ１＝ＸＢ／α（＝ＸＢ）に達すると、イベント「コンクリートひび割れ進展」が発生したと判定する。また、構造解析部１６は、モデル化されたＲＣ構造物を構成するいずれかの要素に作用する応力が、ｆＣ１＝ＸＣ／α（＝ＸＣ）に達すると、イベント「コンクリート圧壊」が発生したと判定する。また、構造解析部１６は、モデル化されたＲＣ構造物を構成するいずれかの要素に作用する応力が、ｆＤ１＝ＸＤ／α（＝ＸＤ）に達すると、イベント「鉄筋降伏」が発生したと判定する。構造解析部１６は、これらのイベントのいずれかが発生したと判定すると、発生したイベントを出力する。
For example, let XA be the design value at which cracks occur in concrete (e.g., a predetermined reference value or a predetermined breaking strength), XB be the design value at which cracks in concrete from the natural ground side reach a predetermined rebar position, XC be the design value of the compressive strength of concrete, XD be the design value of the yield strength of rebar, and the safety factor α be 1. In this case, the structural analysis unit 16 determines that the event "concrete crack occurrence" has occurred when the stress acting on any of the elements constituting the modeled RC structure reaches fA1 = XA /α (= XA ). Also, the structural analysis unit 16 determines that the event "concrete crack growth" has occurred when the stress acting on any of the elements constituting the modeled RC structure reaches fB1 = XB /α (= XB ). Furthermore, the structural analysis unit 16 determines that the event "concrete collapse" has occurred when the stress acting on any of the elements constituting the modeled RC structure reaches fC1 = XC /α (= XC ). Furthermore, the structural analysis unit 16 determines that the event "rebar yield" has occurred when the stress acting on any of the elements constituting the modeled RC structure reaches fD1 = XD /α (= XD ). When the structural analysis unit 16 determines that any of these events has occurred, it outputs the event that has occurred.
また、構造解析部１６は、上述したイベントが発生する前に、モデル化されたＲＣ構造物を構成するいずれかの要素に作用する応力が許容応力度ｆｎα（ｎ：イベント、α：安全率）に達した時点で、許容応力度ｆｎαを出力する。許容応力度ｆｎαは、上述した「Ａ」～「Ｄ」のイベントに対応する設計値Ｘｎを、１より大きい安全率αで除算したものである（ｆｎα＝Ｘｎ／α）。安全率αは、許容応力法あるいは限界状態設計法などに基づき、使用者の判断で設定されてもよい。ただし、長期許容応力および短期許容応力の観点から、安全率α＝２あるいは安全率α＝３といった値が望ましい。
Furthermore, the structural analysis unit 16 outputs the allowable stress f nα when the stress acting on any of the elements constituting the modeled RC structure reaches the allowable stress f nα (n: event, α: safety factor) before the occurrence of the above-mentioned event. The allowable stress f nα is obtained by dividing the design value X n corresponding to the above-mentioned events "A" to "D" by a safety factor α greater than 1 (f nα = X n /α). The safety factor α may be set at the discretion of the user based on the allowable stress method or the limit state design method. However, from the viewpoint of long-term allowable stress and short-term allowable stress, a value such as the safety factor α = 2 or the safety factor α = 3 is desirable.
図７に示すように、構造解析部１６は、例えば、モデル化されたＲＣ構造物を構成するいずれかの要素に作用する応力が、イベント「コンクリートひび割れ発生」が発生したと判定するｆＡ１＝ＸＡに到達する前に、ｆＡα＝ＸＡ／α（α＞１）に達すると、許容応力度ｆＡαを出力する。また、構造解析部１６は、モデル化されたＲＣ構造物を構成するいずれかの要素に作用する応力が、イベント「コンクリート圧壊」が発生したと判定するｆＣ１＝ＸＣに到達する前に、ｆＣα＝ＸＣ／α（α＞１）に達すると、許容応力度ｆＣαを出力する。また、構造解析部１６は、モデル化されたＲＣ構造物を構成するいずれかの要素に作用する応力が、イベント「鉄筋降伏」が発生したと判定するｆＤ１＝ＸＤに到達する前に、ｆＤα＝ＸＤ／α（α＞１）に達すると、許容応力度ｆＤαを出力する。
7, the structural analysis unit 16 outputs the allowable stress fAα when the stress acting on any of the elements constituting the modeled RC structure reaches fAα = XA /α (α>1) before the stress acting on any of the elements constituting the modeled RC structure reaches fA1 = XA at which it is determined that the event "concrete cracking" has occurred. The structural analysis unit 16 also outputs the allowable stress fCα when the stress acting on any of the elements constituting the modeled RC structure reaches fCα = XC / α (α>1) before the stress acting on any of the elements constituting the modeled RC structure reaches fC1 = XC at which it is determined that the event "concrete crushing" has occurred. The structural analysis unit 16 also outputs the allowable stress fDα when the stress acting on any of the elements constituting the modeled RC structure reaches fDα = XD /α (α>1) before the stress acting on any of the elements constituting the modeled RC structure reaches fD1 = XD at which it is determined that the event "rebar yielding " has occurred.
このようにモデル化されたＲＣ構造物を構成する要素ごとに、イベントの発生と、イベントの発生前の所定の時点での許容応力度ｆｎαを出力することで、ＲＣ構造物の補修箇所および補修のタイミングの判断が容易になるため、補修箇所および補修のタイミングを最適化した補修計画の策定が可能となる。
By outputting the occurrence of an event and the allowable stress fnα at a specified point in time before the occurrence of the event for each element that constitutes the RC structure modeled in this manner, it becomes easier to determine the locations and timing of repairs in the RC structure, making it possible to formulate a repair plan that optimizes the locations and timing of repairs.
なお、上述した例では、構造解析部１６は、モデル化されたＲＣ構造物を構成する１つの要素に作用する応力が所定の基準に達した時点で、イベントあるいは許容応力度ｆｎαを出力した。ただし、本開示はこれに限られるものではなく、構造解析部１６は、モデル化されたＲＣ構造物を構成する複数の要素に作用する応力が所定の基準に達した時点で、イベントあるいは許容応力度ｆｎαを出力してもよい。
In the above example, the structural analysis unit 16 outputs an event or an allowable stress intensity fnα when the stress acting on one element constituting the modeled RC structure reaches a predetermined standard. However, the present disclosure is not limited to this, and the structural analysis unit 16 may output an event or an allowable stress intensity fnα when the stress acting on multiple elements constituting the modeled RC structure reaches a predetermined standard.
次に、本実施形態に係る構造解析システム１０のハードウェア構成について説明する。
Next, we will explain the hardware configuration of the structural analysis system 10 according to this embodiment.
図８は、本実施形態に係る構造解析システム１０のハードウェア構成の一例を示す図である。図８においては、構造解析システム１０がプログラム命令を実行可能なコンピュータにより構成される場合の、構造解析システム１０のハードウェア構成の一例を示している。ここで、コンピュータは、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、ワークステーション、ＰＣ（Personal computer）、電子ノートパッドなどであってもよい。プログラム命令は、必要なタスクを実行するためのプログラムコード、コードセグメントなどであってもよい。
FIG. 8 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the structural analysis system 10 according to this embodiment. FIG. 8 shows an example of the hardware configuration of the structural analysis system 10 when the structural analysis system 10 is configured by a computer capable of executing program instructions. Here, the computer may be a general-purpose computer, a dedicated computer, a workstation, a PC (Personal computer), an electronic notepad, etc. The program instructions may be program code, code segments, etc. for performing the required tasks.
図８に示すように、構造解析システム１０は、プロセッサ２１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２２、ＲＡＭ（Random Access Memory）２３、ストレージ２４、入力部２５、表示部２６および通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）２７を有する。各構成は、バス２９を介して相互に通信可能に接続されている。プロセッサ２１は、具体的にはＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＳｏＣ（System on a Chip）などであり、同種または異種の複数のプロセッサにより構成されてもよい。
As shown in FIG. 8, the structural analysis system 10 has a processor 21, a ROM (Read Only Memory) 22, a RAM (Random Access Memory) 23, a storage 24, an input unit 25, a display unit 26, and a communication interface (I/F) 27. Each component is connected to each other via a bus 29 so that they can communicate with each other. The processor 21 is specifically a CPU (Central Processing Unit), MPU (Micro Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit), DSP (Digital Signal Processor), SoC (System on a Chip), etc., and may be composed of multiple processors of the same or different types.
プロセッサ２１は、各構成の制御および各種の演算処理を実行する制御部である。すなわち、プロセッサ２１は、ＲＯＭ２２またはストレージ２４からプログラムを読み出し、ＲＡＭ２３を作業領域としてプログラムを実行する。プロセッサ２１は、ＲＯＭ２２あるいはストレージ２４に記憶されているプログラムに従って、上記各構成の制御および各種の演算処理を行う。本実施形態では、ＲＯＭ２２またはストレージ２４には、コンピュータを本開示に係る構造解析システム１０として動作させるためのプログラムが格納されている。当該プログラムがプロセッサ２１により読み出されて実行されることで、構造解析システム１０の各構成、すなわち、取得部１１、劣化検出部１２、データ生成部１３、位置合わせ部１４、モデル生成部１５および構造解析部１６が実現される。
The processor 21 is a control unit that controls each component and executes various calculation processes. That is, the processor 21 reads a program from the ROM 22 or the storage 24, and executes the program using the RAM 23 as a working area. The processor 21 controls each of the components and executes various calculation processes according to the program stored in the ROM 22 or the storage 24. In this embodiment, the ROM 22 or the storage 24 stores a program for operating a computer as the structural analysis system 10 according to the present disclosure. The program is read and executed by the processor 21 to realize each component of the structural analysis system 10, namely, the acquisition unit 11, the deterioration detection unit 12, the data generation unit 13, the alignment unit 14, the model generation unit 15, and the structural analysis unit 16.
プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disk Read Only Memory）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリなどの非一時的（non-transitory）記憶媒体に記憶された形態で提供されてもよい。また、プログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。
The program may be provided in a form stored on a non-transitory storage medium such as a CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory), a DVD-ROM (Digital Versatile Disk Read Only Memory), or a USB (Universal Serial Bus) memory. The program may also be provided in a form that allows it to be downloaded from an external device via a network.
ＲＯＭ２２は、各種プログラムおよび各種データを格納する。ＲＡＭ２３は、作業領域として一時的にプログラムまたはデータを記憶する。ストレージ２４は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはＳＳＤ（Solid State Drive）により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラムおよび各種データを格納する。
ROM 22 stores various programs and data. RAM 23 temporarily stores programs or data as a working area. Storage 24 is composed of a HDD (Hard Disk Drive) or SSD (Solid State Drive), and stores various programs and data including the operating system.
入力部２５は、マウスなどのポインティングデバイス、およびキーボードを含み、各種の入力を行うために使用される。
The input unit 25 includes a pointing device such as a mouse and a keyboard, and is used to perform various input operations.
表示部２６は、例えば、液晶ディスプレイであり、各種の情報を表示する。表示部２６は、タッチパネル方式を採用して、入力部２５として機能してもよい。
The display unit 26 is, for example, a liquid crystal display, and displays various information. The display unit 26 may also function as the input unit 25 by adopting a touch panel system.
通信インタフェース２７は、他の装置（例えば、対象物を撮影したカメラ）と通信するためのインタフェースであり、例えば、ＬＡＮ用のインタフェースである。
The communication interface 27 is an interface for communicating with other devices (e.g., a camera that photographs an object), and is, for example, an interface for a LAN.
上述した構造解析システム１０の各部として機能させるためにコンピュータを好適に用いることが可能である。そのようなコンピュータは、構造解析システム１０の各部の機能を実現する処理内容を記述したプログラムを該コンピュータの記憶部に格納しておき、該コンピュータのプロセッサによってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。すなわち、当該プログラムは、コンピュータを、上述した構造解析システム１０として機能させることができる。また、当該プログラムを非一時的記憶媒体に記憶することも可能である。また、当該プログラムを、ネットワークを介して提供することも可能である。
A computer can be suitably used to function as each part of the structural analysis system 10 described above. Such a computer can be realized by storing a program describing the processing contents that realize the functions of each part of the structural analysis system 10 in the memory of the computer, and having the processor of the computer read and execute this program. In other words, the program can cause the computer to function as the structural analysis system 10 described above. The program can also be stored in a non-transitory storage medium. The program can also be provided via a network.
このように、本実施形態に係る構造解析システム１０は、劣化検出部１２と、モデル生成部１５と、構造解析部１６とを備える。劣化検出部１２は、ＲＣ構造物を撮像した画像から、ＲＣ構造物を構成する鉄筋またはコンクリートの劣化を検出する。モデル生成部１５は、ＲＣ構造物を複数の要素に分割した、三次元の構造解析用データにおける、検出された劣化に対応する要素を劣化の種類に応じて変更し、変更後の構造解析用データに基づき、ＲＣ構造物の構造解析を行うための構造解析モデルを生成する。構造解析部１６は、構造解析モデルを用いてＲＣ構造物の構造解析を行い、結果を出力する。ここで、構造解析部１６は、前記構造解析により算出された前記要素ごとに作用する応力に基づき、前記要素の劣化に関するイベントの発生の有無を判定し、前記要素ごとに、当該要素で発生したイベントと、当該要素についての設計値と所定の安全率とに基づく許容応力度とを出力する。
As described above, the structural analysis system 10 according to this embodiment includes a deterioration detection unit 12, a model generation unit 15, and a structural analysis unit 16. The deterioration detection unit 12 detects deterioration of the rebar or concrete that constitutes the RC structure from an image of the RC structure. The model generation unit 15 changes the elements corresponding to the detected deterioration in the three-dimensional structural analysis data in which the RC structure is divided into multiple elements according to the type of deterioration, and generates a structural analysis model for performing a structural analysis of the RC structure based on the changed structural analysis data. The structural analysis unit 16 performs a structural analysis of the RC structure using the structural analysis model, and outputs the results. Here, the structural analysis unit 16 determines whether an event related to the deterioration of the element has occurred based on the stress acting on each of the elements calculated by the structural analysis, and outputs, for each element, the event that has occurred in the element and the allowable stress based on the design value and a predetermined safety factor for the element.
構造解析用データにおける、検出された劣化に対応する要素を、その劣化の種類に応じて変更することで、ＲＣ構造物の劣化を構造解析用データに自動的にかつ正確に反映させることができるので、コストの増大を抑制しつつ、ＲＣ構造物の構造解析の精度向上を図ることができる。また、劣化を反映させた構造解析モデルによりモデル化されたＲＣ構造物を構成する要素ごとに、イベントの発生と、許容応力度ｆｎαとを出力することで、ＲＣ構造物の補修箇所および補修のタイミングの判断が容易になるため、ＲＣ構造物の補修箇所および補修のタイミングの決定の適切化を図ることができる。
By changing the element in the structural analysis data corresponding to the detected deterioration according to the type of deterioration, the deterioration of the RC structure can be automatically and accurately reflected in the structural analysis data, thereby improving the accuracy of the structural analysis of the RC structure while suppressing an increase in cost. In addition, by outputting the occurrence of an event and the allowable stress fnα for each element constituting the RC structure modeled by the structural analysis model reflecting the deterioration, it becomes easy to determine the repair location and the repair timing of the RC structure, and therefore it is possible to appropriately determine the repair location and the repair timing of the RC structure.
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
The following notes are further provided with respect to the above embodiment.
［付記項１］
鉄筋コンクリート構造物の構造解析を行う構造解析システムであって、
メモリと、
前記メモリに接続された制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記鉄筋コンクリート構造物を撮像した画像から、前記鉄筋コンクリート構造物を構成する鉄筋またはコンクリートの劣化を検出し、
前記鉄筋コンクリート構造物を複数の要素に分割した、三次元の構造解析用データにおける、前記検出された劣化に対応する要素を前記劣化の種類に応じて変更し、変更後の構造解析用データに基づき、前記鉄筋コンクリート構造物の構造解析を行うための構造解析モデルを生成し、
前記構造解析モデルを用いて前記鉄筋コンクリート構造物の構造解析を行い、前記構造解析により算出された前記要素ごとに作用する応力に基づき、前記要素の劣化に関するイベントの発生の有無を判定し、前記要素ごとに、当該要素で発生したイベントと、当該要素についての設計値と所定の安全率とに基づく許容応力度とを出力する、構造解析システム。 [Additional Note 1]
A structural analysis system for performing a structural analysis of a reinforced concrete structure, comprising:
Memory,
A control unit connected to the memory;
Equipped with
The control unit is
detecting deterioration of reinforcing bars or concrete constituting the reinforced concrete structure from an image of the reinforced concrete structure;
modifying an element corresponding to the detected deterioration in three-dimensional structural analysis data in which the reinforced concrete structure is divided into a plurality of elements in accordance with the type of deterioration, and generating a structural analysis model for performing a structural analysis of the reinforced concrete structure based on the modified structural analysis data;
A structural analysis system that performs a structural analysis of the reinforced concrete structure using the structural analysis model, determines whether or not an event related to deterioration of the element has occurred based on the stress acting on each element calculated by the structural analysis, and outputs, for each element, the event that has occurred in the element and the allowable stress level for the element based on the design value and a specified safety factor.
鉄筋コンクリート構造物の構造解析を行う構造解析システムであって、
メモリと、
前記メモリに接続された制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記鉄筋コンクリート構造物を撮像した画像から、前記鉄筋コンクリート構造物を構成する鉄筋またはコンクリートの劣化を検出し、
前記鉄筋コンクリート構造物を複数の要素に分割した、三次元の構造解析用データにおける、前記検出された劣化に対応する要素を前記劣化の種類に応じて変更し、変更後の構造解析用データに基づき、前記鉄筋コンクリート構造物の構造解析を行うための構造解析モデルを生成し、
前記構造解析モデルを用いて前記鉄筋コンクリート構造物の構造解析を行い、前記構造解析により算出された前記要素ごとに作用する応力に基づき、前記要素の劣化に関するイベントの発生の有無を判定し、前記要素ごとに、当該要素で発生したイベントと、当該要素についての設計値と所定の安全率とに基づく許容応力度とを出力する、構造解析システム。 [Additional Note 1]
A structural analysis system for performing a structural analysis of a reinforced concrete structure, comprising:
Memory,
A control unit connected to the memory;
Equipped with
The control unit is
detecting deterioration of reinforcing bars or concrete constituting the reinforced concrete structure from an image of the reinforced concrete structure;
modifying an element corresponding to the detected deterioration in three-dimensional structural analysis data in which the reinforced concrete structure is divided into a plurality of elements in accordance with the type of deterioration, and generating a structural analysis model for performing a structural analysis of the reinforced concrete structure based on the modified structural analysis data;
A structural analysis system that performs a structural analysis of the reinforced concrete structure using the structural analysis model, determines whether or not an event related to deterioration of the element has occurred based on the stress acting on each element calculated by the structural analysis, and outputs, for each element, the event that has occurred in the element and the allowable stress level for the element based on the design value and a specified safety factor.
［付記項２］
付記項１に記載の構造解析システムにおいて、
前記制御部は、
前記劣化が、前記鉄筋コンクリート構造物を構成する鉄筋が露出した鉄筋露筋である場合、前記構造解析用データにおける、当該鉄筋に対応する要素の断面積を減少させ、
前記劣化が、前記鉄筋コンクリート構造物を構成するコンクリートが剥離したコンクリート剥離である場合、前記構造解析用データにおける、当該コンクリートに対応する要素を削除し、
前記劣化が、前記鉄筋コンクリート構造物を構成するコンクリートがひび割れたひび割れである場合、前記構造解析用データにおける、前記ひび割れが発生したコンクリートに対応するメッシュ要素の頂点である節点を二重節点に変更する、構造解析システム。 [Additional Note 2]
In the structural analysis system according to claim 1,
The control unit is
When the deterioration is caused by exposed reinforcing bars constituting the reinforced concrete structure, the cross-sectional area of the element corresponding to the exposed reinforcing bars in the structural analysis data is reduced;
When the deterioration is concrete spalling caused by spalling of concrete constituting the reinforced concrete structure, an element corresponding to the concrete is deleted from the structural analysis data;
A structural analysis system that, if the deterioration is a crack in the concrete that constitutes the reinforced concrete structure, changes the node that is the vertex of the mesh element in the structural analysis data that corresponds to the concrete in which the crack has occurred to a double node.
付記項１に記載の構造解析システムにおいて、
前記制御部は、
前記劣化が、前記鉄筋コンクリート構造物を構成する鉄筋が露出した鉄筋露筋である場合、前記構造解析用データにおける、当該鉄筋に対応する要素の断面積を減少させ、
前記劣化が、前記鉄筋コンクリート構造物を構成するコンクリートが剥離したコンクリート剥離である場合、前記構造解析用データにおける、当該コンクリートに対応する要素を削除し、
前記劣化が、前記鉄筋コンクリート構造物を構成するコンクリートがひび割れたひび割れである場合、前記構造解析用データにおける、前記ひび割れが発生したコンクリートに対応するメッシュ要素の頂点である節点を二重節点に変更する、構造解析システム。 [Additional Note 2]
In the structural analysis system according to claim 1,
The control unit is
When the deterioration is caused by exposed reinforcing bars constituting the reinforced concrete structure, the cross-sectional area of the element corresponding to the exposed reinforcing bars in the structural analysis data is reduced;
When the deterioration is concrete spalling caused by spalling of concrete constituting the reinforced concrete structure, an element corresponding to the concrete is deleted from the structural analysis data;
A structural analysis system that, if the deterioration is a crack in the concrete that constitutes the reinforced concrete structure, changes the node that is the vertex of the mesh element in the structural analysis data that corresponds to the concrete in which the crack has occurred to a double node.
［付記項３］
付記項１または２に記載の構造解析システムにおいて、
前記構造解析用データは、前記鉄筋コンクリート構造物の設計データから生成され、
前記制御部は、前記コンクリート構造物の前記設計データに含まれないハンチ部が存在する場合、当該ハンチ部に対応する要素を前記構造解析用データに追加する、構造解析システム。 [Additional Note 3]
In the structural analysis system according toclaim 1 or 2,
the structural analysis data is generated from design data of the reinforced concrete structure,
The control unit, when a haunch portion not included in the design data of the concrete structure is present, adds an element corresponding to the haunch portion to the structural analysis data.
付記項１または２に記載の構造解析システムにおいて、
前記構造解析用データは、前記鉄筋コンクリート構造物の設計データから生成され、
前記制御部は、前記コンクリート構造物の前記設計データに含まれないハンチ部が存在する場合、当該ハンチ部に対応する要素を前記構造解析用データに追加する、構造解析システム。 [Additional Note 3]
In the structural analysis system according to
the structural analysis data is generated from design data of the reinforced concrete structure,
The control unit, when a haunch portion not included in the design data of the concrete structure is present, adds an element corresponding to the haunch portion to the structural analysis data.
［付記項４］
鉄筋コンクリート構造物の構造解析を行う構造解析システムによる構造解析方法であって、
前記鉄筋コンクリート構造物を撮像した画像から、前記鉄筋コンクリート構造物を構成する鉄筋またはコンクリートの劣化を検出し、
前記鉄筋コンクリート構造物を複数の要素に分割した、三次元の構造解析用データにおける、前記検出された劣化に対応する要素を前記劣化の種類に応じて変更し、変更後の構造解析用データに基づき、前記鉄筋コンクリート構造物の構造解析を行うための構造解析モデルを生成し、
前記構造解析モデルを用いて前記鉄筋コンクリート構造物の構造解析を行い、前記構造解析により算出された前記要素ごとに作用する応力に基づき、前記要素の劣化に関するイベントの発生の有無を判定し、前記要素ごとに、当該要素で発生したイベントと、当該要素についての設計値と所定の安全率とに基づく許容応力度とを出力する、構造解析方法。 [Additional Note 4]
A structural analysis method for a structural analysis system for performing a structural analysis of a reinforced concrete structure, comprising:
Detecting deterioration of reinforcing bars or concrete constituting the reinforced concrete structure from an image of the reinforced concrete structure;
modifying an element corresponding to the detected deterioration in three-dimensional structural analysis data, in which the reinforced concrete structure is divided into a plurality of elements, according to the type of deterioration, and generating a structural analysis model for performing a structural analysis of the reinforced concrete structure based on the modified structural analysis data;
A structural analysis method comprising: performing a structural analysis of the reinforced concrete structure using the structural analysis model; determining whether or not an event related to deterioration of the element has occurred based on the stress acting on each of the elements calculated by the structural analysis; and outputting, for each element, the event that has occurred in the element and an allowable stress level based on a design value and a specified safety factor for the element.
鉄筋コンクリート構造物の構造解析を行う構造解析システムによる構造解析方法であって、
前記鉄筋コンクリート構造物を撮像した画像から、前記鉄筋コンクリート構造物を構成する鉄筋またはコンクリートの劣化を検出し、
前記鉄筋コンクリート構造物を複数の要素に分割した、三次元の構造解析用データにおける、前記検出された劣化に対応する要素を前記劣化の種類に応じて変更し、変更後の構造解析用データに基づき、前記鉄筋コンクリート構造物の構造解析を行うための構造解析モデルを生成し、
前記構造解析モデルを用いて前記鉄筋コンクリート構造物の構造解析を行い、前記構造解析により算出された前記要素ごとに作用する応力に基づき、前記要素の劣化に関するイベントの発生の有無を判定し、前記要素ごとに、当該要素で発生したイベントと、当該要素についての設計値と所定の安全率とに基づく許容応力度とを出力する、構造解析方法。 [Additional Note 4]
A structural analysis method for a structural analysis system for performing a structural analysis of a reinforced concrete structure, comprising:
Detecting deterioration of reinforcing bars or concrete constituting the reinforced concrete structure from an image of the reinforced concrete structure;
modifying an element corresponding to the detected deterioration in three-dimensional structural analysis data, in which the reinforced concrete structure is divided into a plurality of elements, according to the type of deterioration, and generating a structural analysis model for performing a structural analysis of the reinforced concrete structure based on the modified structural analysis data;
A structural analysis method comprising: performing a structural analysis of the reinforced concrete structure using the structural analysis model; determining whether or not an event related to deterioration of the element has occurred based on the stress acting on each of the elements calculated by the structural analysis; and outputting, for each element, the event that has occurred in the element and an allowable stress level based on a design value and a specified safety factor for the element.
［付記項５］
コンピュータを、付記項１から３のいずれか一項に記載の構造解析システムとして動作させる、プログラム。 [Additional Note 5]
A program for causing a computer to operate as the structural analysis system according to any one of claims 1 to 3.
コンピュータを、付記項１から３のいずれか一項に記載の構造解析システムとして動作させる、プログラム。 [Additional Note 5]
A program for causing a computer to operate as the structural analysis system according to any one of claims 1 to 3.
上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本開示の趣旨および範囲内で、多くの変更および置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形または変更が可能である。例えば、実施形態の構成図に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。
The above-mentioned embodiments have been described as representative examples, but it will be apparent to those skilled in the art that many modifications and substitutions can be made within the spirit and scope of the present disclosure. Therefore, the present invention should not be interpreted as being limited by the above-mentioned embodiments, and various modifications or changes are possible without departing from the scope of the claims. For example, it is possible to combine multiple component blocks shown in the configuration diagram of the embodiment into one, or to divide one component block.
１ 本体
２ ハンチ部
１０ 構造解析システム
１１ 取得部
１２ 劣化検出部
１３ データ生成部
１４ 位置合わせ部
１５ モデル作成部
１６ 構造解析部
２１ プロセッサ
２２ ＲＯＭ
２３ ＲＡＭ
２４ ストレージ
２５ 入力部
２６ 表示部
２７ 通信Ｉ／Ｆ
２９ バス REFERENCE SIGNS LIST 1Main body 2 Haunch portion 10 Structural analysis system 11 Acquisition portion 12 Deterioration detection portion 13 Data generation portion 14 Alignment portion 15 Model creation portion 16 Structural analysis portion 21 Processor 22 ROM
23 RAM
24Storage 25 Input unit 26 Display unit 27 Communication I/F
29 Bus
２ ハンチ部
１０ 構造解析システム
１１ 取得部
１２ 劣化検出部
１３ データ生成部
１４ 位置合わせ部
１５ モデル作成部
１６ 構造解析部
２１ プロセッサ
２２ ＲＯＭ
２３ ＲＡＭ
２４ ストレージ
２５ 入力部
２６ 表示部
２７ 通信Ｉ／Ｆ
２９ バス REFERENCE SIGNS LIST 1
23 RAM
24
29 Bus
Claims (5)
- 鉄筋コンクリート構造物の構造解析を行う構造解析システムであって、
前記鉄筋コンクリート構造物を撮像した画像から、前記鉄筋コンクリート構造物を構成する鉄筋またはコンクリートの劣化を検出する劣化検出部と、
前記鉄筋コンクリート構造物を複数の要素に分割した、三次元の構造解析用データにおける、前記検出された劣化に対応する要素を前記劣化の種類に応じて変更し、変更後の構造解析用データに基づき、前記鉄筋コンクリート構造物の構造解析を行うための構造解析モデルを生成するモデル生成部と、
前記構造解析モデルを用いて前記鉄筋コンクリート構造物の構造解析を行い、結果を出力する構造解析部と、を備え、
前記構造解析部は、前記構造解析により算出された前記要素ごとに作用する応力に基づき、前記要素の劣化に関するイベントの発生の有無を判定し、前記要素ごとに、当該要素で発生したイベントと、当該要素についての設計値と所定の安全率とに基づく許容応力度とを出力する、構造解析システム。 A structural analysis system for performing a structural analysis of a reinforced concrete structure, comprising:
a deterioration detection unit that detects deterioration of reinforcing bars or concrete constituting the reinforced concrete structure from an image of the reinforced concrete structure;
a model generation unit that changes an element corresponding to the detected deterioration in three-dimensional structural analysis data in which the reinforced concrete structure is divided into a plurality of elements according to the type of deterioration, and generates a structural analysis model for performing a structural analysis of the reinforced concrete structure based on the changed structural analysis data;
a structural analysis unit that performs a structural analysis of the reinforced concrete structure using the structural analysis model and outputs a result,
The structural analysis unit determines whether or not an event related to deterioration of the element has occurred based on the stress acting on each element calculated by the structural analysis, and outputs, for each element, the event that has occurred in the element and the allowable stress level for the element based on the design value and a specified safety factor. - 請求項１に記載の構造解析システムにおいて、
前記モデル生成部は、
前記劣化が、前記鉄筋コンクリート構造物を構成する鉄筋が露出した鉄筋露筋である場合、前記構造解析用データにおける、当該鉄筋に対応する要素の断面積を減少させ、
前記劣化が、前記鉄筋コンクリート構造物を構成するコンクリートが剥離したコンクリート剥離である場合、前記構造解析用データにおける、当該コンクリートに対応する要素を削除し、
前記劣化が、前記鉄筋コンクリート構造物を構成するコンクリートがひび割れたひび割れである場合、前記構造解析用データにおける、前記ひび割れが発生したコンクリートに対応するメッシュ要素の頂点である節点を二重節点に変更する、構造解析システム。 2. The structural analysis system according to claim 1,
The model generation unit
When the deterioration is caused by exposed reinforcing bars constituting the reinforced concrete structure, the cross-sectional area of the element corresponding to the exposed reinforcing bars in the structural analysis data is reduced;
When the deterioration is concrete spalling caused by spalling of concrete constituting the reinforced concrete structure, an element corresponding to the concrete is deleted from the structural analysis data;
A structural analysis system that, if the deterioration is a crack in the concrete that constitutes the reinforced concrete structure, changes the node that is the vertex of the mesh element in the structural analysis data that corresponds to the concrete in which the crack has occurred to a double node. - 請求項１に記載の構造解析システムにおいて、
前記構造解析用データは、前記鉄筋コンクリート構造物の設計データから生成され、
前記モデル生成部は、前記コンクリート構造物の前記設計データに含まれないハンチ部が存在する場合、当該ハンチ部に対応する要素を前記構造解析用データに追加する、構造解析システム。 2. The structural analysis system according to claim 1,
the structural analysis data is generated from design data of the reinforced concrete structure,
The structural analysis system, wherein when a haunch portion not included in the design data of the concrete structure is present, the model generation unit adds an element corresponding to the haunch portion to the structural analysis data. - 鉄筋コンクリート構造物の構造解析を行う構造解析システムによる構造解析方法であって、
前記鉄筋コンクリート構造物を撮像した画像から、前記鉄筋コンクリート構造物を構成する鉄筋またはコンクリートの劣化を検出するステップと、
前記鉄筋コンクリート構造物を複数の要素に分割した、三次元の構造解析用データにおける、前記検出された劣化に対応する要素を前記劣化の種類に応じて変更し、変更後の構造解析用データに基づき、前記鉄筋コンクリート構造物の構造解析を行うための構造解析モデルを生成するステップと、
前記構造解析モデルを用いて前記鉄筋コンクリート構造物の構造解析を行い、結果を出力するステップと、を含み、
前記結果を出力するステップでは、前記構造解析により算出された前記要素ごとに作用する応力に基づき、前記要素の劣化に関するイベントの発生の有無を判定し、前記要素ごとに、当該要素で発生したイベントと、当該要素についての設計値と所定の安全率とに基づく許容応力度とを出力する、構造解析方法。 A structural analysis method for a structural analysis system for performing a structural analysis of a reinforced concrete structure, comprising:
detecting deterioration of reinforcing bars or concrete constituting the reinforced concrete structure from an image of the reinforced concrete structure;
a step of changing an element corresponding to the detected deterioration in three-dimensional structural analysis data in which the reinforced concrete structure is divided into a plurality of elements according to the type of deterioration, and generating a structural analysis model for performing a structural analysis of the reinforced concrete structure based on the changed structural analysis data;
performing a structural analysis of the reinforced concrete structure using the structural analysis model and outputting the results;
A structural analysis method in which, in the step of outputting the results, it is determined whether or not an event related to deterioration of the element has occurred based on the stress acting on each element calculated by the structural analysis, and for each element, the event that has occurred in the element and the allowable stress level based on the design value for the element and a specified safety factor are output. - コンピュータを、請求項１に記載の構造解析システムとして動作させる、プログラム。 A program that causes a computer to operate as the structural analysis system described in claim 1.
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