避難施設となる空間構造物の機能維持を担保する耐震性能評価手法と損傷制御法の提案
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21K04617
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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 | Sendai National College of Technology |
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Principal Investigator |
藤田 智己 仙台高等専門学校, 総合工学科, 准教授 (10552458)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
船木 尚己 東北工業大学, 建築学部, 教授 (70347897)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 鉄骨置屋根構造 / 空間構造物 / 屋根支承部 / 地震応答解析 / 耐震診断 / 免制振改修 / 避難施設 / 損傷メカニズム / 耐震補強 / 制振補強 |
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| Outline of Research at the Start |
近年の大地震において、避難所となる空間構造物が地震被害により使用不可となる事象が確認されている。避難所として使用不可になった要因は、屋根支承部における側方破壊やアンカーボルトの破断、屋根面のブレース破断等の構造的被害である。これらの被害は現行基準で耐震性を満足していると判断された建物で発生しており、安心安全な避難施設の確保のために早急な対策が必要とされる。
本研究は、空間構造物における上述した被害の発生メカニズムを被災建物を模擬した立体モデルを用いた静的・動的解析および縮小試験体の振動台加振試験等により解明し、避難施設の機能維持を担保する耐震性能評価法・損傷制御法の提案を行うものである。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、避難施設として使用される空間構造物において発生した地震被害について、その発生メカニズムを解明し、避難施設の機能維持を担保する耐震性能評価法・損傷制御法の提案を目指す。
令和4年度は、被災した体育館を模擬した立体モデルによる地震応答解析を実施し、屋根支承部に作用する応力とその推定方法および、支承部被害を防ぐための改修方法について解析的検討を行った。検討モデルとして桁行方向に屋根支承部を有する2辺支持型モデルを設定した。複数種の観測地震波を用いて、2方向地震動を入力した動的解析を実施し、妻構面の屋根支承部の梁間方向（Y方向）に極大な反力が発生することが確認できた。加えて、地震応答解析結果が現行の耐震診断法により評価される支承部反力を上回る可能性が高いことを確認でき、2方向に対応した耐震診断法の確立の必要性を明らかにできた。
また今年度は、支承部反力の最大値に関する推定を2種類の方法で展開した。推定方法その1は、屋根面に作用する地震力せん断流理論に基づき支承部反力を推定する方法、推定方法その2は、屋根面の回転作用により発生したモーメントから支承部反力を推定する方法であるが、2種類の方法とも精度良く支承部反力を推定できることを確認できた。
さらに、支承部被害を防ぐための改修方法として、一部の支承部に免制振装置を導入することで屋根面の応答を抑えつつ支承部の損傷を制御できる可能性を確認することができた。
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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
当初の計画通り、加力方向に対して直交する方向に現れる屋根支承部の反力の存在を複数種の観測地震波を用いた地震応答解析から明らかにでき、その危険性についても現行の耐震診断結果との比較から確認することができた。また、地震応答に伴う支承部の反力の推定方法について２種類の方法の妥当性を検証することができた。
さらに、支承部被害を防ぐための改修方法として免制振装置の導入による効果に関する検討を進めており、屋根支承部の一部に減衰装置を設けることで屋根面の応答を抑えつつ支承部の損傷を制御できる可能性があることを確認している。現在は減衰装置の種類・配置を含め減衰性をパラメータとする詳細な分析を解析的に進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き解析的な検討に主眼をおき、建築形態（建物規模・屋根形状）をはじめとした様々な因子に関するパラメトリックな検討を進め、避難施設としての機能維持を担保するための耐震指標の提案、屋根面や屋根支承部の損傷制御法の提案を行っていく予定である。また、損傷制御法の検討に関しては、効率的な応答低減を実現するための免制振装置の開発も進めていく予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(5 results)
