1. は じ め に 地球環境の温暖化を抑制し持続可能な社会を構築する ために，既存構造物の状態や保有性能を適切に評価し， 補修・補強を加えながら長寿命化を図り，できるだけ長 期間にわたって供用できる環境を作り上げることが求め られている。しかしながら，既存構造物の性能評価は新 しい構造物の設計とは異なり，設計基準の範囲が及ばな い知識をも必要とするので，既存構造物の性能評価を行 うための原則を確立することが必要である。このような 状況に鑑み，全ての種類の構造物を対象とする一般事項 を定めた国際規格として ISO 13822「構造物の設計の基 本－既存構造物の性能評価」が 2001 年に発行された。 また，2014 年には ISO 16311-2「コンクリート構造物の 維持管理と補修－第 2 編：既存コンクリート構造物の評 価」が発行された。JCI では，2006 年から 2 年間にわ たって韓国コンクリート学会との JCI-KCI 合同研究委 員会を実施し，この課題について検討を重ねてきた。そ の成果は，上記の ISO 16311-2 に反映されている。しかし ながらこの国際規格には，コンクリート構造物を対象に具 体的な内容を含む性能評価手法が規定されてはいるが， ISO の性格からそのまま実務に適用できる具体的な内容 の記述は限定的である。そこで，JCI の技術委員会に 「既存コンクリート構造物の性能評価指針作成委員会」 を設けて頂き，JCI 指針の作成作業を 2009 年に開始し た。2 年後には最初の指針（案）をまとめたが，JCI の 一委員会としてではなく，JCI という組織として出す最 初の指針であることもあり，規準委員会および標準化委 員会の査読と理事会の承認を経て，完成したのは 2014 解説
「既存コンクリート構造物の性能評価指針 2014」
の概要
三橋博三
＊1・米澤敏男
＊2・
岸 利治
＊3・今本啓一
＊4・野口貴文
＊5・上田多門
＊6・下村 匠
＊7 概 要 持続可能な社会を構築するために，既存構造物の状態・保有性能を適切に評価し，補修・補強を加えながらそ の長寿命化を図っていくことは重要である。2014 年 11 月に出版された「既存コンクリート構造物の性能評価指針」には， このような状況で利用できる既存コンクリート構造物の性能評価に対する一般的な要求事項，および性能評価の方法・手 順が規定されている。本指針に示される性能評価には，概略性能評価に加えて 2 レベルの詳細性能評価が含まれる。また， 用いられる具体的な方法として，書類調査や外観調査などに加えて，劣化・損傷の詳細調査，材料特性の将来予測，保有 性能の詳細な数値計算による算定などの方法も示されている。 キーワード： 建築物，土木構造物，調査，変状，将来予測，保有性能，代用指標 ＊1 みはし・ひろぞう／東北大学 名誉教授（正会員） ＊2 よねざわ・としお／㈱竹中工務店 技術研究所 リサーチフェロー （正会員） ＊3 きし・としはる／東京大学 生産技術研究所 教授（正会員） ＊4 いまもと・けいいち／東京理科大学 工学部 教授（正会員） ＊5 のぐち・たかふみ／東京大学 大学院工学系研究科 教授（正会員） ＊6 うえだ・たもん／北海道大学 大学院工学研究院 教授（正会員） ＊7 しもむら・たくみ／長岡技術科学大学 工学部 教授（正会員） 表-1 委 員 構 成 委 員 長 三橋博三 幹 事 長 野口貴文 副幹事長 岸 利治 幹 事 今本啓一 上田多門 下村 匠 米澤敏男 委 員 秋山充良 石田哲也 大屋戸理明 兼松 学 鎌田敏郎 楠原文雄 後藤昭彦 小林信一 高橋良輔 武若耕司 中村成春 西脇智哉 濱 幸雄 濱崎 仁 福山智子 藤山知加子 舟橋政司 前田匡樹 横田 弘 旧 委 員 鳥取誠一 和田圭仙 表-2 既存コンクリート構造物の性能評価指針の目次 本文 第 1 章 総則 第 2 章 性能評価レベルと評価プロセスグレード 第 3 章 性能評価シナリオ 第 4 章 概略性能評価 第 5 章 詳細性能評価 付属書Ⅰ 詳細調査の方 法と特性評価 値の設定 第 1 章 一般 第 2 章 構造体および部材の調査 第 3 章 コンクリートの調査 第 4 章 鉄筋および構造細目の調査 第 5 章 特性評価値の設定 第 6 章 荷重・作用の調査 付属書Ⅱ 材料特性の将 来予測 第 1 章 一般 第 2 章 コンクリートの材料特性の将来予測 第 3 章 鉄筋の材料特性および付着・定着特性の将来 予測 性能評価事例 参考資料 性能評価の事 例集 1 章 概略性能評価に関する資料 2 章 既存の性能評価式に基づく詳細性能評価事例 3 章 詳細な数値解析に基づく詳細性能評価事例年になってからである。その間の査読者との意見交換に より，指針としての内容に大きな改善が施された。 「既存コンクリート構造物の性能評価指針作成委員会」 の委員構成を表-1 に示す。また，「既存コンクリート構 造物の性能評価指針」の目次を表-2 に示す。 2. 指針の概要と性能評価シナリオ 2.1 指針の概要 「性能評価」とは，構造物の調査結果に基づいて既存 コンクリート構造物が保有している「現在」または「将 来」の性能を評価し，それらが要求性能を満足している か否かを確認することである。満足している程度を「余 裕度」と定義している。新設構造物では，所定の「安全 率」を確保すべく設計・施工が行われるのに対し，既存 構造物では，調査からスタートして「現在」または「将 来」の性能を推定し「余裕度」を評価するため，相当に 異なった技術の体系が必要とされる。性能評価指針が設 計・施工指針とは別に必要とされる大きな理由が，この 点にある。 本指針では，性能評価のレベルを概略性能評価である 「レベルⅠ」と詳細性能評価に区分しており，詳細性能 評価を，さらに既存の設計式などを利用する「レベルⅡ」 と数値解析による「レベルⅢ」に区分している。本指針 による性能評価の構成を図-1 に，流れを図-2 に示す。 本指針では，性能評価において，構造物の「調査」， 「将来予測」，「照査（検証）基準の設定」および「保有 性能の算定」を行うこととしている。これらの行為をまと めて「性能評価プロセス」と定義しており，おのおのの プロセスの確度・精度をグレード 1 ～ 3 に区分している。 上記のレベルとグレードの適切な組み合わせによって 合理的な性能評価を行うのが本指針の基本的な考え方で ある。 2.2 本指針特有の用語 性能評価の考え方を体系化するに当たり，いくつかの 新しい用語を定義することが必要であった。表-3 に特 徴的な用語のいくつかを紹介する。 2.3 性能評価シナリオ 本指針では，性能評価の対象とする性能を下記の 5 項
Outline of “Guidelines for Performance Assessment of Existing Concrete Structures 2014”
By H. Mihashi, T. Yonezawa, T. Kishi, K. Imamoto, T. Noguchi, T. Ueda and T. Shimomura
Concrete Journal, Vol.53, No.4, pp.325～332, Apr. 2015
Synopsis In order to build a sustainable society, it is important that we properly evaluate the condition and residual
performance of existing structures, and that we prolong their service lives through repair and strengthening. The “Guidelines for Performance Assessment of Existing Concrete Structures” published in November 2014 cover general requirements and methods and procedures for the performance assessment of existing concrete structures. In addition to preliminary performance assessment, they include two levels of detailed performance assessment. Besides document search and visual inspection, detailed investigation of deterioration and damage, prediction of material properties, and calculation of residual performance using detailed numerical analysis are described as specific methods for use.
Keywords： building, civil engineering structure, investigation, visual sign of deterioration, prediction, residual performance, alternative indicator
性 能 評 価 概略性能評価 （レベルⅠ） 詳細性能評価 （レベルⅡ・レベルⅢ） 変状の原因推定 詳細調査 照査（検証）基準の設定 照査（検証）基準の設定 適用規・基準類の設定 材料特性の将来予測 照査（検証）と判定 性能評価シナリオの作成 概略調査 余裕度の評価 照査（検証） 変状の原因判定 保有性能の算定 図-1 性能評価の構成 （性能評価レベルⅠ） （性能評価レベルⅡまたはⅢ） 開 始 終 了 yes no no 要求性能を満足する 概略性能評価が必要 yes 詳細性能評価が必要 対応策の要否の判定 no yes さらなる詳細性能 no 評価を行う 詳細性能評価の実施 性能評価シナリオの作成 ・性能評価の目的 ・性能評価の流れ・レベル ・評価プロセスグレード など 概略性能評価の実施 yes no yes 報告書の作成 要求性能を満足する 図-2 既存コンクリート構造物の性能評価の流れ
目に定めており，これらの中から目的に応じて評価を行 う性能を選択する。これらの 5 つの性能を「性能評価項 目」と呼んでいる。 ①構造安全性 ②日常安全性 ③使用性 ④修復性 ⑤耐久性 性能評価においては，構造物の所有者や評価の依頼者 とよく協議し，性能評価の目的を実現すべく性能評価の 基本計画書（「全体計画書」と呼称）を作成することが 必要である。この全体計画書では，性能評価項目として 何を選定し，性能評価のレベルと評価プロセスグレード などをどのように設定するかなどを決定する。これらは， 性能評価作業の基本となるものであり，これらを定める ことを「性能評価シナリオの作成」と呼んでいる。 性能評価レベルと評価プロセスグレードの対応関係の 基本を表-4 に示す。レベルの高い評価においては，対 応する評価プロセスグレードも高くすることを基本とし ている。 3. 概略性能評価 本指針は，性能評価指針であることから，概略性能評 価においても，いわゆる従来のコンディションアセスメ ント（劣化状態の評価）で行われるような構造物全体の 状態に関するランク分けに留まることなく，設定した照 査（検証）基準を用いて工学的に性能そのものを評価す ることとしている。概略性能評価では，構造安全性，日 常安全性，使用性および耐久性の中から性能評価シナリ オで定めた性能評価項目について評価を行い，取るべき 対応について判定する。修復性は，技術的評価を基に修 復に要する経費や期間の観点からの評価が必要とされる ので，概略性能評価では評価の対象としていない。 概略性能評価では，概略調査（原則として調査グレー ド 1）を行い，変状の原因推定を行う。また，グレード 1 の照査（検証）基準を設定し，グレード 1 で保有性能 を推定して照査（検証）を行い，レベルⅠの性能評価を 行うものである。 概略調査では，書類調査と外観調査を行う。あらかじ め調査計画書を作成し，概略調査の実施者・組織，調査 項目・方法および調査工程，ならびに必要に応じて安 全・衛生上の留意点および周辺環境への配慮について記 述する。調査項目は，性能評価シナリオで定めた評価項 目と照査（検証）の方法に適合するように選択する。書 類調査の対象となる書類は，設計図書，施工記録，維持 管理記録，気象データなどであり，構造物の設計，施 工，供用環境・荷重状態，維持管理などに関する情報を 収集・分析する。外観調査では，変状を全般的に調査す ることとし，目視観察を基本とするが，必要に応じて， スケール，クラックスケール，ノギス，ハンマ，デジタ ルカメラなどの簡単な機器を使用する。 概略調査の結果，変状が認められた場合には，変状の 原因推定を行う。本指針では，変状を①ひび割れ，② 表面劣化，③変形，④その他に分類しており，これらの 変状の原因推定を行う。ひび割れの原因推定は，日本コ ンクリート工学会「コンクリートのひび割れ調査，補 修・補強指針」（JCI ひび割れ指針）1）に準じ，4 つの条 件の共通項目（共通原因）から，8 つに分類されたひび 割れ種類に対して，可能性のある原因を絞り込む。表面 劣化の原因推定は，剥離・剥落，溶解・ぜい弱化，すり 減りなどの外観上の特徴とともに，構造物の立地する自 然環境や供用条件などを総合的に考慮して行う。傾斜・ 沈下，たわみおよび膨れの 3 つの変形に対しては，大地 震による破壊や液状化，地盤の不同沈下，積雪，土圧・ 水圧による偏荷重，過荷重や過大スパン等の設計上の不 備などの原因推定を行う。いずれの変状に対しても，原 因推定上の着目点を示した図表・写真など（表面劣化の 一例を表-5 に示す）が指針の解説に示されている。変 状の原因は，信頼できる資料や専門家の意見などを参考 に，責任技術者が推定する。変状の原因が推定できない 場合には，詳細性能評価を行うことを基本としている。 照査（検証）基準は，経過供用期間（状態 V），残存供 用期間（状態 W），供用環境・供用状態（状態 X）， 設 計・施工・維持管理の状態（状態 Y），および変状の状態 表-3 指針で定義した用語の一例 用 語 定 義 特性評価値 コンクリートの圧縮強度などの調査結果を，ばらつ きや信頼性を考慮して保有性能の算定や照査（検 証）基準の設定に利用可能な形とした値であり，設 計における特性値に対応する。 照査（検証） 保有性能が要求性能を満足しているか否かを判定す ることを言う。土木学会の用語である「照査」と日 本建築学会の用語である「検証」を合体している。 代用指標 鉄筋腐食があれば，鉄筋腐食による性能低下を評価 するのが性能評価の本来の姿である。しかし，これ を正確に評価するのは，現状では必ずしも容易では ない。そのため，腐食の開始条件である中性化に よって耐久性を評価することが多い。このような構 造物の性能を間接的に評価するための指標を「代用 指標」と呼んでいる。 余裕度・余裕 度係数 保有性能が照査（検証）基準を満足する度合いを余 裕度と定義しており，余裕度を数値化したものを余 裕度係数と呼んでいる。 表-4 性能評価レベルと評価プロセスグレードとの対応 性能評価 レベル 評価プロセスグレード 調 査 将来予測 照査（検証）基準の設定 保有性能の算定 Ⅰ 1，（2） － 1 1 Ⅱ （1），2，3 （1），2 2，（3） 2 Ⅲ 2，3 （2），3 2，（3） 3
（状態 Z）という構造物の性能と関連する 5 つの状態に対 して，構造物の性能に及ぼす影響などを考慮して 3 つの 状態区分（たとえば，Z 1，Z 2，Z 3）を責任技術者が 設定する。このうち，変状の状態区分は特に重要であり， Z 1：ほぼ健全で要求性能を満足 Z 2：経過観察か詳細性能評価が必要 Z 3：場合によっては緊急対応が必要 というように，判定を念頭に設定する。 照査（検証）では，5 つの状態に関する状態区分を組 み合わせて保有性能を推定する。耐久性であれば，（V 1 or V 2 or V 3）×（ W 1 or W 2）×（ X 1 or X 2）×（ Y 1 or Y 2）×Z 2 のような組合せのときに，経過観察が必要と 判定される。安全性では，経過供用期間と残存供用期間 によらないとの考えから，これらを考慮しない。 構造物の性能に関する判定は，①要求性能を満足，② 経過観察が必要，③詳細性能評価が必要，④緊急対応策 が必要，のいずれかの判定を行う。構造物が「要求性能 を満足している」と判定できなかった場合には，判定の 結果に応じた対応を取ることになる。緊急対応としては， 供用制限，ネットや防護柵の設置，補修，補強等がある。 概略性能評価の内容と結果は，概略性能評価報告書と して，適切な様式で記録する。 4. 詳細性能評価 4.1 詳 細 調 査 詳細調査における調査項目と調査グレードは，詳細性 能評価シナリオと整合するように選定する必要がある。 本調査においてカバーされる性能は，構造安全性，日常 安全性，使用性，修復性および耐久性であり，調査結果 に基づいて特性評価値を設定する。ここでいう特性評価 値とは，調査した結果をそのばらつきや信頼性を考慮し て整理し，構造物の保有性能の算定や照査（検証）基準 の設定に利用可能な形に整えた値として定義される。 構造安全性に関する調査は，コンクリート強度，ヤング 係数，鉄筋の径・位置・かぶり（厚さ），鉄筋の腐食状態， 付着・定着特性，部材寸法，荷重・作用，PC 鋼材の残留 プレストレス量等の調査項目について実施することを基本 とし，調査グレードに応じて推奨される調査方法は，表-6 のように分類される。 上記以外の性能に関する調査項目は以下となる。 ・日常安全性に関する調査：コンクリートの剥離・剥 落，タイル・モルタルなどの仕上げ材料の剥離・剥落， 埋込み金物の定着状態など。 表-5 表面劣化の種類と外観の例（文献 2）より作成） 種類 表面劣化の外観 剥離・剥落 剥 離 剥 落 溶解・ぜい弱化 温泉水の酸による溶解 下水処理場の酸による溶解 ポ ッ プ ア ウ ト ポップアウトによる剥離 骨材の膨張 すり減り 流水によるすり減り さび汁 硫化鉄骨材によるさび汁 鉄筋腐食によるさび汁 表-6 構造安全性に関する調査方法の例 調査項目 1 調査グレード2 3 コンクリート強度 ・設計図書 ・限られた数のコ ア採取 ・十分な数の小径 コア採取 ・コアと超音波法 ・コアと反発度法 ・十分な数のコア 採取 コンクリートの ヤング係数 ・設計基準強度から推定 ・限られた数のコ ア採取 ・十分な数の小径 コア ・超音波法 ・十分な数のコア 採取 鉄筋の腐食状態 ・ひび割れ状況などの目視観察 ・自然電位による腐食状態の推定 ・目視（はつり） に よ る 腐 食 グ レード評価 ・鉄筋径の測定に よる質量減少率 など断面欠損量 の測定 鉄筋径・位置・ かぶり（厚さ） ・設計図書 ・ひび割れ状況な どの目視 ・電磁誘導法 ・電磁波レーダ法 ・X 線法 ・はつり調査 ・ドリルなどでの 鉄筋位置調査と グレード 2 の方 法の組み合わせ 付着・定着特性 ・設計図書 ・間接的調査方法（非破壊試験） ・直接的調査方法 部材寸法 ・設計図書 ・代表的な部分の実測 ・十分な数の部分の実測 荷重・作用 （死荷重） ・設計図書 ・部材寸法の実測 ・部材寸法の実測 荷重・作用 （活荷重） ・設計図書 ・交通量や軸量計 による車輛重量 の実測 ・振動測定や載荷 試験による推定 荷重・作用 （地震） ・設計図書 ・近年の地震事例 からの概略分析 に基づく推定 ・近年の地震事例 からの詳細分析 に基づく推定 荷重・作用 （地盤変位） ・立地条件からの 推定 ・類似構造物から の推定 ・実測と概略解析 に基づく推定 ・実測と詳細解析に基づく推定 残留プレストレス － ・実測と概略解析に基づく推定 ・実測と詳細解析に基づく推定
・使用性に関する調査：たわみ・変形，振動，ひび割れ， コンクリートのヤング係数，鉄筋の径・位置・かぶり （厚さ），部材寸法，荷重・作用など。 ・大地震による損傷に対する修復性に関する調査：構造 安全性と使用性に準じる。 ・耐久性に関する調査：中性化深さ，塩化物イオン浸 透，凍害，化学的侵食，アルカリシリカ反応，鉄筋の 径・位置・かぶり（厚さ），鉄筋腐食，疲労など。 以上を踏まえた特性評価値の設定の目安を表-7 に示す。 4.2 材料特性の将来予測 本指針では，図-3 に示すように，環境作用などによ り劣化する材料特性の将来予測の結果を用いて，構造安 全性や使用性という構造物の性能の低下の将来予測を行 うことを，構造物の耐久性評価における望ましい考え方 表-7 調査項目と特性評価値の設定の目安 調査項目 調査の目的 評価の対象 特性評価値の設定の目安 強度・ヤング係数 保有性能の算定 部材または構造体 平均値：設計基準強度（A 1） 平均値：調査した値の平均値（A 2） 標準偏差：強度については 2.5 N/mm2，もしくは設計基準強度の 10％の大きい方 （B 1）。ヤング係数を圧縮強度から推定する場合は，算定値の 12％を標準偏差とす る（B 2）。所定のサンプル数がある場合は実測値による（B 2）。［注＊］ かぶりコンクリートの 剥離・剥落 保有性能の算定 部材 調査したそのものの値 鉄筋のかぶり （厚さ） 保有性能の算定 部材または構造体 平均値：設計値または調査した値の平均値 標準偏差：10 mm。所定のサンプル数がある場合は実測値による。 寸法 平均値：設計値の平均値。腐食の危険性のある場合は調査値もしくは推定値の最小値 鉄筋の腐食状態 保有性能の算定 部材または構造体 腐食程度の平均値または最大値 ひび割れ幅 保有性能の算定 部材 ひび割れ幅の平均値または最大値 ひび割れ深さ 保有性能の算定 部材 位置および最大値 たわみ・変形 保有性能の算定 部材 調査したそのものの値 中性化深さ 劣化の程度 部材または構造体 平均：調査した値の平均値 標準偏差：平均値の 10％。所定のサンプル数がある場合は実測値による。 塩化物イオン量 劣化の程度 部材または構造体 平均：調査した値の平均値 標準偏差：調査した値の平均値の 30％，もしくは実測値による。 凍害 劣化の程度 部材 凍害劣化深さ，劣化程度の平均値または最大値 化学的侵食 劣化の程度 部材 侵食深さの平均値または最大値 アルカリシリカ反応 劣化の程度 部材 強度・ヤング係数の平均値または最小値，ひび割れ幅または残存膨張率の平均値または最大値 含水率 将来予測 部材 調査したそのものの値 ［注＊］ 調査グレード 1 の場合は（A 1）と（B 1）を組み合わせる。 調査グレード 2 あるいは調査グレード 3 の場合は（A 2）と（B 2）を組み合わせる。 INPUT（現在の材料などの状態） OUTPUT（将来の材料などの状態） コンクリート 鉄筋 付着・定着 強度 ヤング係数 断面積（かぶり（厚さ）） ひび割れ 中性化深さ（pH） 塩分濃度 化学的侵食物質の濃度（pH） 劣化の進行 環境作用 気温 湿度 二酸化炭素 酸 塩分 硫酸塩 日射 構造物の現在の保有性能 構造物の将来の保有性能 降雨・降雪 強度の低下 ヤング係数の低下 断面積の減少 ひび割れの増加 中性化深さの増加 塩分濃度の増加 化学的侵食物質の濃度の増加 断面積の減少 ［降伏点の低下］ ［ヤング係数の低下］ 付着強度の低下 定着強度の低下 付着剛性の低下 定着剛性の低下 コンクリート 鉄筋 付着・定着 付着強度 定着強度 付着剛性 定着剛性 断面積（腐食量） ［降伏点］ ［ヤング係数］ 図-3 材料の状態および構造物の性能の将来予測の基本的な流れ
としているが，現状では，多くの場合，構造物の将来の 性能を予測することは難しい。その場合には，構造物の 将来の性能を直接予測するのではなく，低下する構造物 の性能に代わる材料特性に関する指標（代用指標）の将 来予測を行って耐久性を評価することとなる。たとえば， コンクリートの中性化深さが鉄筋位置の近傍に到達する と鉄筋の腐食が始まるが，中性化深さを代用指標として 耐久性を評価する場合には，鉄筋の腐食開始の時点を限 界値として耐久性を評価する。 本指針では，材料特性の将来予測は，「コンクリート」， 「鉄筋」および「コンクリートと鉄筋の付着・定着特性」 について実施するものとし，グレード 1 またはグレード 2 では，既存の規・基準類に定められた予測式，信頼で きる提案式，または実験により行い，グレード 3 では， 信頼性の高い数理モデルを用いた数値解析により行う。 たとえば，中性化に関するグレード 2 の将来予測は t 則 に基づいて行う。すなわち，調査時点の中性化深さ（yi） と材齢（t0）とから式（ 1 ）により中性化速度係数 aoを 求め，調査時点から残存供用期間終了時（tr）までの中 性化進行量Δy を式（ 2 ）から算定する。また，グレード 3 の将来予測は，二酸化炭素の移動と空隙内部での気体 －溶存二酸化炭素の平衡関係，ならびに水酸化カルシウ ムおよび C-S-H 水和物と二酸化炭素との反応プロセス を数値解析で追跡し，かつ空隙水中の各種共存イオンの 平衡状態を計算することで，セメント硬化体中の各時 間・各場所の pH を算定して中性化の進行を予測する。 一方，アルカリシリカ反応（ASR）については，劣化現象 の予測式は規・基準類で定式化されていないため，ASR によるコンクリートの特性変化の将来予測は，採取した コアの残存膨張率の促進試験による。 （ 1 ） （ 2 ） 本指針では，コンクリートに関しては，中性化，塩 害，凍害，化学的侵食，アルカリシリカ反応，温度変 化・乾燥収縮・クリープによる変形，および疲労といっ た劣化現象それぞれによって生じる材料特性の変化につ いて，鉄筋に関しては，腐食および疲労によって生じる 材料特性の変化ついて，さらに，鉄筋とコンクリートと の付着・定着特性の変化について，グレード 2 およびグ レード 3 の将来予測方法が付属書Ⅱに詳しく紹介されて いる。 4.3 既存性能評価式に基づく性能評価 構造物の性能評価の最後の段階である性能の照査（検 証）は，構造物の保有性能（PIpos）と，要求性能によっ て定まる照査（検証）基準（PIreq）とを比較して，現時 点または将来の保有性能が要求性能を満足しているかど うかを確認することによって行う。この点は，保有性能 の算定を，既存評価式，実験，詳細な数値解析のいずれ に基づいて行う場合も同様である。その際，調査におい て認められた変状の状態と原因判定の結果を考慮して行 う必要がある。安全係数は現行の規・基準類に規定する ものを用いることを基本とするが，責任技術者の判断に よっては低減したり，増加したりしてよい。 既存性能評価式に基づく性能の照査（検証）は，本指 針のレベルⅡの性能評価に位置づけられる。既存性能評 価式とは，鉄筋コンクリート構造物の新設時の設計や既 存コンクリート構造物の性能評価に従来用いられてきた 信頼性のある規・基準類に示されている性能評価式のこ とであり，照査（検証）基準も同じ規・基準類に示され ているものを用いる必要がある。構造物の性能評価に用 いる，部材・材料の特性や状態および荷重や作用の特性 に関するデータは，グレード 2 またはグレード 3 の調査 により取得し，特性評価値を設定する必要がある（表-2 参照）。将来予測の場合の特性評価値の設定，照査（検 証）基準の設定，および保有性能の算定はグレード 2 が 基本となる。既存性能評価式の適用にあたっては，その 適用範囲である対象構造物（たとえば，建築物なのか土 木構造物なのか）や対象材料特性（たとえば，異形鉄筋 なのか丸鋼なのか，適用材料強度の範囲）には留意する 必要がある。材料に劣化が生じている既存コンクリート 構造物の部材耐力などを算定する場合には，材料強度や 寸法などに対する劣化の影響を適切に考慮して，特性評 価値を設定することが重要である。一般的には，鉄筋腐 食により鉄筋の実質的な断面積が減少すれば，部材とし ての構造性能も低下する。たとえば，「原子力発電所屋 外重要土木構造物の構造健全性評価に関するガイドライ ン」3）では，劣化状態に応じて，構造性能の限界値（保 有性能）を低減させる方法を提示している（表-8）。使 用性と耐久性に対しては，環境作用に対する材料の劣化 抵抗性を表す代用指標を用いた間接的な照査（検証）も 可能である。 各要求性能に対する照査（検証）項目を表-9 に示す。 構造安全性に関する既存性能評価式の例として，「鉄 道構造物等維持管理標準・同解説（コンクリート構造 物）」4）には，式（ 3 ）が示されている。 （ 3 ） ここに，Kmは維持管理指標 J のための係数，γiは構造 物係数，IRmと ILmは維持管理用応答値（要求性能）と限 0 = =
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∆ = ×γ 表-8 原子力土木構造物における劣化による構造性能限界値 （保有性能）の低減係数 κ の例3） 劣化状態 κcr 潜伏期 進展期 加速期前期 加速期 後期 劣化期 曲げ耐力 κcrm 1.0 1.0 0.95 0.90 適用外 曲げ変形 κcrr 1.0 0.90 0.80 0.60 適用外 コンクリート分担力 κcrc 1.0 0.90 0.85 0.80 適用外 せん断補強分担力 κcrs 1.0 1.0 0.90 0.80 適用外界値（保有性能）であり，作用や材料特性の調査によっ て求まる実際の値を用いる。維持管理指標の大きさに よって補修・補強の要否を判定する。 日常安全性の照査（検証）には，既存の性能評価式な どの方法は特にないが，図-45）に示すようなひび割れや 剥離といった変状の詳細調査結果に基づいて行う。性能 評価の代用指標の例としては，水密性に対するひび割れ 幅，鉄筋腐食に対する中性化深さと塩化物イオン濃度， 凍害に対する相対動弾性係数などがある。 参考資料の 2 章には，既存性能評価式に基づく次の 4 つの性能評価例が示されている。 ①既存建築物の詳細性能評価事例 ②耐震性能評価指針による建築物の詳細性能評価事例 ③鉄道土木構造物の詳細性能評価事例 ④既存 PC 桁の詳細性能評価事例 4.4 詳細な数値解析に基づく性能評価 詳細な数値解析に基づく性能の照査（検証）は，本指 針第 2 章の性能評価レベルの分類では，レベルⅢの性能 評価に位置づけられるものであって，非線形有限要素解 析に代表される数値解析法により，構造物の挙動を忠実 に再現することを旨とした性能評価法である。構造物の 非線形有限要素解析は，構造物の変形および破壊性状を 精度よく表現することを目的として発達してきた。した がって，構造物の安全性の照査（検証）への適用に最も 実績がある。しかし，構造物の変形および破壊状況を指 標として照査（検証）を行うものであれば，他の性能の 照査（検証）にも用いることができる。 疲労，凍害，化学的侵食などによる将来のコンクリー トの力学特性の変化や，腐食による鉄筋の断面欠損が予 測される場合には，図-5 に示すように5），これらを考慮 して詳細な数値解析を行って構造物の耐荷性状を評価す ることにより，将来の構造安全性の照査（検証）を行う ことができる。劣化が生じた既存構造物への非線形有限 要素解析の適用事例はまだ多くはないが，構造物の現況 をできるだけ忠実に考慮して性能評価を行うことができ るので，適用が期待され，研究が進められている。 非線形有限要素解析に代表される詳細な数値解析を用 いるメリットのひとつは，構造物のリダンダンシー（冗 長性）の度合いを実態に即して考慮することができるこ とである。すなわち，これらの手法によれば，構造物を 形成する部材単体だけでなく，それらが組み合わされた 構造物の一部または全体を対象とした照査（検証）が可 能となる。鉄筋の腐食など，構造物中の材料劣化は構造 表-9 要求性能に対する照査（検証）項目 要求性能 照査（検証）項目 構造安全性 部材の破壊，過大変形，構造物全体の破壊，過大変形など 日常安全性 剥離・剥落，落下など 使用性 変位・変形，振動，騒音，床衝撃音，水密性・防水性など 修復性 地震による損傷や材料の経年劣化など 耐久性 コンクリートの中性化，塩化物イオンの浸透，凍害，化学的侵食，アルカリシリカ反応および疲労 図-4 剥離の詳細調査結果の例（建物外壁の剥離部を サーモグラフィー法で検出した例）5） 離散鉄筋 （a） 有限要素解析メッシュ 0 100 200 300 400 500 600 0 5 10 15 20 25 30 実験値 事前解析 中央変位（mm） 荷重（kN） （b） 中桁の結果 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 5 10 15 20 25 30 実験結果 事前解析 事後解析 中央変位（mm） 荷重（kN） （c） 外桁の結果 図-5 塩害劣化した鉄筋コンクリート桁の数値解析6）
物中で均一に進行することはまれであり，構造物中の部 材ごとまたは部位ごとに劣化の進行度合いは異なる。健 全部材による応力の再分配が期待されるので，構造物全 体の実際の挙動は，構造物中の最も劣化が激しい部材や 断面を対象に算定した場合よりも劣化の影響が現れにく いことがある。 非線形有限要素解析法に代表される詳細な数値解析法 は，用いる構成モデル，解析対象構造物のモデル化の方 法などにより，解析結果が大きく影響を受ける場合があ る。したがって，信頼性のある結果を得るためには，同 様の事例への適用実績やベンチマーク問題により精度の 確認されている解析プログラムによらなければならな い。さらに，既存構造物の場合においては，劣化や損傷 をどのように数値解析に反映させるかが，保有性能の算 定結果を大きく左右するため，解析法の特徴とその適用 限界を理解し，適切なモデル化を行わなければならな い。すなわち，応力－ひずみ関係，破壊条件など材料特 性のレベルにおいて劣化の影響を考慮するだけでなく， 部分的なコンクリートの剥落や鉄筋の露出，定着部の損 傷などの巨視的な変状を，解析メッシュの設定方法や要 素種類選択のレベルにおいて反映することが重要である。 なお，高度な数値解析手法を用いて構造物の保有性能 を算定する際，照査（検証）基準の値が設計荷重のよう に，事業的判断や安全余裕度の考慮など，さまざまな曖 昧さを含む因子の影響を含んだ値になっていると，保有 性能を現実に即して精緻に評価するといった数値解析手 法の利点を十分に生かしたことにはならない。保有性能 を精緻に評価するのであれば，照査（検証）基準の値も 真に構造物に要求されている性能を精度よく表す値であ る必要がある。つまり，保有性能と要求性能の精粗のレ ベルは一致させておくことが望ましい。 また，曲げモーメント，せん断力など，従来用いられ ている構造安全性の性能指標は，棒材モデルなど既存の 構造解析法を用いることを前提にしたものである。有限 要素解析によれば，与えられた作用のもとで，構造物の 破壊・損傷の有無・部位が現実に即して評価されるの で，破壊・崩壊するか否かなどを指標として安全性の照 査（検証）を行うことができる。したがって，曲げモー メント，せん断力など，構造物の安全にとって間接的な 量を特性評価値として照査（検証）する必要はない。詳 細な数値解析を用いるメリットを生かすためには，構造 物の性能をより直接的に表す特性評価値を用いることが 望ましい。 本指針では，参考資料の 3 章において ①鉄筋が腐食した鉄筋コンクリート梁の有限要素解析 による耐力性能評価事例 ②非線形有限要素解析を用いた塩害劣化鉄筋コンク リート単純 T 桁橋上部工の保有性能の算定例 ③塩害により劣化した鉄筋コンクリート単純 T 桁橋 上部工の非線形有限要素解析事例 ④塩害により劣化した橋齢 80 年の実橋鉄筋コンク リート桁の載荷試験とその数値解析事例 ⑤詳細調査結果を用いた既存鉄筋コンクリート構造物 の確率論的性能評価事例 ⑥ひび割れ調査に基づく道路橋鉄筋コンクリート床版 の疲労に対する性能評価事例 が示されている。 5. お わ り に 本指針の特徴は，すぐにでも実務に応用可能な実務者 向けの沢山の情報はもちろんのこと，最先端の研究の位 置付けや将来の方向性に関する研究者向けの情報が盛り 込まれている点にある。本質的な劣化メカニズムを踏ま えた材料特性の将来予測および保有性能の算定に際し て，鉄筋の腐食やコンクリートのひび割れの影響を考慮 するために必要な高精度な数値解析手法など，最先端の 研究成果をも取り込むことを敢えて行っている。このよ うな最先端の将来予測技術や性能評価技術は，現段階で は誰もが使える技術として一般に普及しているとは言い 難いが，劣化損傷部分を含む既存構造物の保有性能を適 切に評価できる方法として，今後進むべき方向であると 確信している。したがって，それほど遠くない将来にお いて，多くの技術者に使いやすい形で解析ツールが用意 される時代になることを期待している。会員諸氏，コン クリート診断士，補修・補強などの実務者，構造物の維 持管理者，研究者および学生諸君に大いに活用して頂き たい。 末筆ながら，本指針を作成するに当たりご尽力いただ いた本指針作成委員会委員各位および指針案の査読など を通じて貴重なご意見を賜った公益社団法人 日本コン クリート工学会の関係各位に，謝意を表する。 参 考 文 献 1） 日本コンクリート工学会：コンクリートのひび割れ調査，補修・ 補強指針 2013，2013 2） 日本非破壊検査協会：NDIS 3418: 2012「コンクリート構造物の目 視試験方法」，2012 3） 土木学会：原子力発電所屋外重要土木構造物の構造健全性評価に 関するガイドライン，2008 4） 鉄道総合技術研究所：鉄道構造物等維持管理標準・同解説（構造 物編）コンクリート構造物，2007 5） 福川義明・宮地邦男・蔵方弘之：コンクリートの非破壊検査（原 理と手法），表面温度，コンクリート工学，Vol.27，No.3，pp.59～ 63，1989 6） 田中泰司・山口貴幸・下村 匠：塩害劣化による鉄筋腐食が進行 した鉄筋コンクリート橋桁の耐荷試験と数値解析による評価，土 木学会論文集 E，Vol.66，No.4，pp.466～482，2010
