Development of an aperiodic and no power required vertical seismic isolation system using a hydraulic cylinder
| Project/Area Number |
20K04676
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 22020:Structure engineering and earthquake engineering-related
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| Research Institution | National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention |
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Principal Investigator |
山田 学 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 地震減災実験研究部門, 主幹研究員 (10835763)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | 鉛直免震 / パラレルリンク / 固有周期 / 力学特性 / 復元力特性 / 摩擦力 / 無動力 / 油圧シリンダ / アキュムレータ / 無周期 / 免震装置 |
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| Outline of Research at the Start |
近年，我が国では大地震が相次いで発生し，今後，南海トラフ地震やこれに呼応する直下型地震の発生が確実視されている状況にある。現在，庁舎や中核病院等の重要建物には免震構造が採用されているが，鉛直震動に対応できるものは無く，対策として十分とは言えない。鉛直免震の課題は，大荷重支持と低剛性化（柔らかく支える）というトレードオフを両立することにある。本研究ではこれを解決すべく，油圧シリンダとアキュムレータ（蓄圧機）等からなる新型油圧回路により，地震時に無動力・無周期で性能を発揮する免震要素の開発を検討する。発展形として，本免震要素でパラレルリンクを構成することで，３次元免震への拡張を検討する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和３年度は，パラレルリンク構造の力学特性を解析及び小型モックアップによる実験で検討し，その挙動が概ね理論式と一致することと，機械的な損失のレベルを把握した。また，静的力学特性から，これまで検討していなかった水平方向に移動した場合の復元力特性についても検討し，シリンダと地表面の傾き角の影響を明らかにした。これらの検討の結果，免震対象となる上部構造の質量に対して，水平復元力に配慮しつつ，目標鉛直固有周期を定めれば装置が設計できる状況となった。尚，質量と鉛直固有周期が定まれば，様々な地震波における免震性能がシミュレーションできる。一方，蓄圧器（アキュムレータ）の数量を減らすことで低コスト化できると考え，１脚６本のシリンダを１台の蓄圧器に連結する方式を検討中。この方式では天板の回転に対する復元力が働ないため，下部関節を球面座（２自由度）からヒンジ（１自由度）に変更することである程度の回転抑制をかけようとしたが，ヒンジ部に応力集中があり，スムーズなシリンダ動作にも影響するため断念した。今後，間接を球面座に戻し，多脚にして互いに回転を抑制する方式を検討する。また，摩擦抵抗の関係から油圧式で確認する必要が生じているため，油圧式のモックアップを製作し加振実験を実施する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
パラレルリンク構造の力学的な解析と実験により，その特性を把握することができた。コスト低減のための取り組みも実施中である。学術発表・報告に関しては，日本建築学会等で予定している。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年に引き続き，パラレルリンクの小型モックアップ４台の実験により，目標仕様おけるシリンダの口径，ストローク，蓄圧器の容量，圧力などを設計できる状況となった。特に今年度は力学特性の解析に注力したため，実験でこれを検証し，さらなる大容量化についての設計仕様を得られるようにする。さらに実用的な油圧式のモックアップも製作し，加振実験を実施する予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
