弾塑性極限外乱法と事前情報を用いた制振構造物のロバスト最適設計法の高度化
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20J20811
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 23010:Building structures and materials-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
明橋 弘樹 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2021: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
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| Keywords | 断層近傍地震動 / 長時間地震動 / 擬似マルチインパルス / 不確実性 / 冗長性 / 変位制御解析 / エネルギー平衡 / 粘性ダンパー / ダンパー逆置換 / active earthquake / 擬似ダブルインパルス / モード更新型エネルギーバランスアプローチ / 下限伝達関数 / 多モード適応ダンパー設計 / マルチレベル地震動 / 制振 / レジリエンス / ロバスト設計 / ダンパー最適配置 / ダブルインパルス / 剛性減衰同時設計 / 弾塑性極限外乱法 / 多目的最適化 / 実数値遺伝的アルゴリズム |
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| Outline of Research at the Start |
近年、耐震性能の高い建物でも被害を免れることのできないような大振幅レベルの地震動が多数観測されており、高いロバスト性を有する設計や復旧時間を早める設計が必要とされている。
本研究では、弾塑性極限外乱法と事前情報を用いた制振構造物のロバスト最適設計法の開発を行う。設計時の想定レベルを上回る地震動に対しても可能な限り被害を小さく抑え、かつ構造部材・制振部材の性能のばらつきを考慮した建築構造物のロバスト最適設計法を構築する。さらに、時間軸を考慮したレジリエンス指標の提案及びその指標に基づく設計法を展開する。また、限界状態設計法などの他の信頼性設計法との比較から、提案設計法の信頼性の検証を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の主な研究成果は以下の3つにまとめられる。
[1]従来の地動加速度としてのマルチインパルス（長時間地震動を模擬）を等価水平衝撃外力に拡張した、擬似マルチインパルス（擬似MI）を提案した。擬似MIは、影響ベクトルの操作によりインパルス入力の多モード励起特性を制御した入力である。擬似MIを用いることで、多自由度系の弾塑性極限応答（変形・床加速度）を高精度かつ繰り返しなしで評価可能とした。また等価1次モードに共振する場合のみならず、高次モードに共振する場合の取り扱いも可能とした。
[2]擬似MIを用いて1, 2次モードに共振する場合の弾塑性超高層建物のレジリエンス評価を行った。建物のレジリエンス評価モデル（2020年度実施）を、特に可用性に焦点を当てて拡張し、また設備機能に影響しうるライフラインの機能停止や設備システムの冗長性も考慮可能とした。評価モデルと擬似MIを用いて、ダンパー付加、設備システムの冗長性、ライフラインの損傷及び復旧人員数の不確実性がレジリエンス性能に及ぼす影響を明らかにした。
[3]擬似ダブルインパルス（断層近傍地震動を模擬）を受ける粘性ダンパー付弾塑性多層建物の最大層間変形分布の近似閉形表現を導出した。近似閉形表現は、2021年度提案の変位制御解析法の減衰系への拡張、粘性減衰消費エネルギーの近似及びエネルギー平衡則に基づき導出した。継続時間の短い入力に対する粘性ダンパーの応答低減効果は大きいとはいえないものの、ダンパー配置によっては特定層への塑性変形の集中を招く恐れがある。近似閉形表現は、当該事象を表現可能としている。
これらのほか、1) 応答解析高速化のための粘性ダンパー付骨組縮約法、2) レジリエンス評価モデルに関する国内論文（2021年）の英語翻訳化（Translated paper）、3) チューブ構造高層骨組の陽な逆問題型設計法、などの研究を行った。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(33 results)
