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Quantitative Evaluation of Mechanical Stability for Improving Disaster Resilience of Castle-Built Stone Structures

Research Project

Project/Area Number 20K05030
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 25030:Disaster prevention engineering-related
Research InstitutionNagasaki University

Principal Investigator

Sugimoto Satoshi  長崎大学, 工学研究科, 准教授 (60404240)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 石塚 洋一  長崎大学, 工学研究科, 教授 (50284708)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Keywords築石構造物 / 変状 / 力学的安定性 / 個別要素法 / 遠心力載荷模型実験 / 城郭石垣 / 遠隔モニタリングシステム / ワイヤレスセンサネットワーク / 動態観測 / 数値シミュレーション / 変状計測 / 遠隔モニタリング / 力学的安定性評価
Outline of Research at the Start

本研究は,変状の進む熊本城と丸亀城の石垣を対象として①無線センサ多点計測ネットワーク技術の開発,②開発したネットワーク技術の実際の城郭石垣への設置とモニタリング,③石垣の変状進行メカニズムを解明するための個別要素法解析,をそれぞれ実施し,これらの研究成果をもとに,石垣解体修復工事や観光客通行経路の安全を確保するための新たな城郭石垣の崩壊危険度評価手法を確立することを目的としている。

Outline of Final Research Achievements

Following four points were addressed. (1) Installation and operation of a multi-point deformation monitoring system, (2) evaluation of the surface shape of deformed stonewalls and vibration characteristics of unstable stonewalls, (3) implementation of dynamic model experiments of built stone structures using a medium-sized centrifuge, and (4) evaluation of the mechanical stability of castle stonewalls using individual element method analysis. Based on the results of (3), we clarified the validity of the evaluation method in (4), and evaluated the mechanical stability of the current altered stone wall of Kumamoto Castle based on the results of (1), (2), and (4), and classified the collapse patterns based on the relationship between the roughness of the stone surface and the chestnut stone layer width that constitutes the stone wall, which was based on the results of (4). This quantitatively showed the degree of risk of collapse due to seismic motion for each basic stone wall structure.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は,従来の経験則による文化財保護的観点ではなく,地盤工学的手法を用いた工学的観点より,城郭石垣の崩壊予測や崩壊に対する安全性評価を定量化することで,より安全な工事の遂行や,観光客等の安全確保のために必要な判断基準を,城郭を管理する行政や管理者が設定する上で、工学的根拠に基づく情報を提供することが可能となる。これにより、城郭石垣の維持管理や被災対象の復旧の要否といった実務的課題を解決する一助となることに意義を有する。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] SURFACE SHAPE MEASUREMENT AND EVALUATION OF MECHANICAL STABILITY BY DEM SIMULATION FOR DAMAGED TRADITIONAL STONEWALLS2021

    • Author(s)
      Satoshi Sugimoto, Maho Yamaguchi and Minoru Yamanaka
    • Journal Title

      International Journal of GEOMATE

      Volume: 20 Issue: 80 Pages: 121-127

    • DOI

      10.21660/2021.80.gx360

    • Related Report
      2021 Research-status Report 2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 被災城郭石垣の変状評価と動的挙動の再現実験に関する研究2021

    • Author(s)
      山口晃佑, 杉本知史, 山中稔,山口真歩
    • Journal Title

      土木史研究講演集

      Volume: 41 Pages: 17-22

    • NAID

      40022734493

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 半石塁タイプの築石構造物の崩壊メカニズムの解明2024

    • Author(s)
      窪田圭祐・杉本知史・大嶺聖・蒋宇静
    • Organizer
      令和5年度土木学会西部支部研究発表会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 変状観測による熊本城の被災石垣の安定性評価に関する研究2023

    • Author(s)
      杉本知史・有津享佑・藤谷久
    • Organizer
      第43回土木史研究発表会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] REPRODUCTION OF DYNAMIC BEHAVIOUR AND CLASSIFICATION OF FAILURE PATTERNS OF STONEWALLS BY DISTINCT ELEMENT METHOD SIMULATION2022

    • Author(s)
      Satoshi Sugimoto, Kosuke Yamaguchi and Maho Yamaguchi
    • Organizer
      12th Int. Conf. on Geotechnique, Construction Materials & Environment
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 熊本城の被災石垣の形状計測と動態観測2022

    • Author(s)
      山口晃佑・杉本知史・石塚洋一
    • Organizer
      第42回土木史研究発表会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 形状計測と動態観測による熊本城の被災石垣の変状評価に関する研究2022

    • Author(s)
      有津享佑・杉本知史・蒋宇静・大嶺聖
    • Organizer
      令和4年度西部支部研究発表会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 数値解析による築石構造物の背面土に着目した力学的安定性評価2022

    • Author(s)
      山口晃佑・杉本知史・大嶺聖・蒋宇静
    • Organizer
      令和4年度西部支部研究発表会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 簡易計測による熊本城の被災石垣の変状評価に関する研究2022

    • Author(s)
      中尾雪音,杉本知史,蒋宇静,大嶺聖
    • Organizer
      令和3年度土木学会西部支部研究発表会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 遠心力載荷模型実験による築石構造物の動的挙動に関する研究2022

    • Author(s)
      奥山大輔,杉本知史,蒋宇静,大嶺聖
    • Organizer
      令和3年度土木学会西部支部研究発表会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 被災地築石構造物の数値解析によるモデル化と評価2022

    • Author(s)
      山口真歩,杉本知史,蒋宇静,大嶺聖
    • Organizer
      令和3年度土木学会西部支部研究発表会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 熊本城石垣表面形状計測による変状評価に関する研究2021

    • Author(s)
      山口晃佑・杉本知史・蒋宇静・大嶺聖・山口真歩
    • Organizer
      令和2年度土木学会西部支部研究発表会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 熊本城の被災石垣の変状計測と力学的安定性評価に関する基礎的研究2020

    • Author(s)
      山口真歩・杉本知史・蒋宇静・山中稔
    • Organizer
      第40回土木史研究発表会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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