城郭築石構造物の災害レジリエンス向上のための力学的安定性の定量的評価手法の提案
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20K05030
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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 25030:Disaster prevention engineering-related
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
杉本 知史 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (60404240)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石塚 洋一 長崎大学, 工学研究科, 教授 (50284708)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| 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)
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| Keywords | 城郭石垣 / 築石構造物 / 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 / 個別要素法 / 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 |
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| 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。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、城郭の築石構造物の変状観測のための遠隔モニタリングシステムの開発・運用と，個別要素法に基づく石垣モデルの数値シミュレーションにより，これらの構造物の静的・動的安定性に関するメカニズムを明らかにすることを目的としている。
2022年度の計画は、①熊本城と丸亀城でのモニタリングの継続と収集データの評価、②崩壊危険度判定基準の作成を行うこととしていた。
①については、前年度に引き続き，本年度も熊本城でのモニタリングを継続して行った。城内４カ所１０地点の築石に対し、ジャイロセンサーを搭載した通信モジュールを固定設置し、１０分ないし３０分ごとに回転角を計測し、無線通信～通信親機～携帯回線を通じ、遠隔でデータ収集を行った。季節変動は確認されているものの、大きな変化はいずれも確認されておらず、また期間中大きな地震動も発生しなかったことから、築石の安定性を確認することはできたものの、挙動の特徴を明らかにするには至っていない。これに加え、レーザー距離計を用いた石垣表面形状の定期的観測を城内５０カ所以上で今年度も行い、この結果においても顕著な変状は確認されなかった。さらに、モニタリング箇所の選定において、不安定築石を定量的に評価する手法を提案するため、築石打撃による振動を加速度センサーで計測する手法の検討も新たに行い、スペクトル解析により明らかな築石のかみ合わせ具合の差異を確認した。
②については、個別要素法による築石構造物のシミュレーションより、石垣の構造形態、背面地盤の物性、地震動の規模により崩壊危険度の分類に取り組んでおり、一定の成果は得られたものの、判定基準の作成には至っていないことから、次年度も継続して取り組む予定である。
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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
熊本城でのモニタリングの継続と収集データの評価については、２０２１年度に引き続き，２０２２年度も熊本城でのモニタリングを継続して行った。城内４カ所１０地点の築石に対し、ジャイロセンサーを搭載した通信モジュールを固定設置し、１０分ないし３０分ごとに回転角を計測し、無線通信～通信親機～携帯回線を通じ、遠隔でデータ収集を行った。季節変動は確認されているものの、大きな変化はいずれも確認されておらず、また期間中大きな地震動も発生しなかったことから、築石の安定性を確認することはできたものの、挙動の特徴を明らかにするには至っていない。これに加え、レーザー距離計を用いた石垣表面形状の定期的観測を城内５０カ所以上で今年度も行い、この結果においても顕著な変状は確認されなかった。さらに、モニタリング箇所の選定において、不安定築石を定量的に評価する手法を提案するため、築石打撃による振動を加速度センサーで計測する手法の検討も新たに行い、スペクトル解析により明らかな築石のかみ合わせ具合の差異を確認した。
崩壊危険度判定基準の作成については、個別要素法による築石構造物のシミュレーションより、石垣の構造形態、背面地盤の物性、地震動の規模により崩壊危険度の分類に取り組んでおり、一定の成果は得られたものの、判定基準の作成には至っていないことから、２０２３年度も継続して取り組む予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題は、２０２２年度をもって終了する予定であったが、遠隔地でのモニタリングの実施が研究の中心であったことから、コロナ禍の影響から、対象を熊本城のみに絞るとともに、進捗状況にも記したように種々の計測手法により、築石構造物の変状の進行の有無を継続的に調査するとともに、計測すべき箇所を抽出するための新たな手法の提案にも取り組んできた。また、個別要素法による数値シミュレーションにも取り組み、築石構造物の動的挙動や力学的安定性の評価手法を提案した。
２０２３年度も期間を延長して、モニタリングデータの分析、数値シミュレーションを実施し、これらの成果を整理した築石構造物の崩壊危険度判定基準の作成に取り組む。
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Report
(3 results)
Research Products
(11 results)
