地震発生後における木造建物の被害推定手法の構築

Research Project

Project/Area Number	22K04454
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 23030:Architectural planning and city planning-related
Research Institution	Kagawa University
Principal Investigator	宮本慎宏香川大学, 創造工学部, 教授 (80505694)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000) Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000) Fiscal Year 2022: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Keywords	木造建物 / 被害関数 / 画像解析 / 被害推定 / 機械学習
Outline of Research at the Start	四国地方における木造建物の面的な被害推定手法は、木造建物の解析モデルと南海トラフ地震と同じ海溝型地震の観測記録を用いた地震応答解析を行い、南海トラフ地震を想定した四国地方の木造建物の被害率関数を求めることで構築する。機械学習による画像診断を用いた土塗壁の被害評価手法は、土塗壁の実験データから機械学習のための画像データセットを作成することで構築し、実験結果や現地調査結果との比較から被害推定精度を検証する。
Outline of Annual Research Achievements	本研究では地震発生後における木造建物の被害評価システムを構築することを目的とし、南海トラフ地震を想定した四国地方の面的震度分布と木造建物の耐震評点Iw値に基づく面的な被害推定手法と、機械学習による画像診断を用いた被災木造建物の被害評価手法を構築する。令和5年度は、四国地方の面的な被害推定手法の構築に向けて、地震発生後の木造建物の被害推定に使用できる被害関数の地震動強さ指標を検討した。観測記録の原波を入力地震動とし、令和4年度と同じ解析モデルを用いて時刻歴応答解析を行った。また、様々な周期帯の平均加速度応答スペクトルに加え、一般的な地震動強さ指標であるPGV、PGA、SIも検討指標とした。上記の指標を地震動強さ指標とした被害関数をそれぞれ作成し、相関分析を行うことで、四国地方における木造戸建住宅の被害関数に用いる地震動強さ指標を検討した。その結果、地震動強さ指標として、大破以上は1.0～1.3秒平均加速度応答スペクトルまたはSI、倒壊は1.3～1.6秒平均加速度応答スペクトルまたはSIが適していることを明らかにした。さらに、それらの地震動強さ指標を用いて四国地方の木造建物の大破以上・倒壊の判定の被害関数を構築した。さらに、機械学習による画像診断を用いた被災木造建物の被害評価手法の構築に向けて、画像解析に基づく木材のめり込み形状の評価手法を検討した。木材の部分圧縮試験時の変形形状を画像解析により把握した結果、既往の理論式で算出されるめり込み面積は、実験時のめり込み面積よりも大きいことを明らかにした。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 令和5年度は、機械学習による画像診断を用いた土塗壁の被害評価手法の構築に向けて、土塗壁の実大試験体を作製して静的加力実験を行い、変形角と損傷の関係を把握するとともに、損傷判定に用いられるひび割れと変形角の関係を画像解析により定量化する予定であった。しかし、画像解析により土塗壁のひび割れを検出する過程で課題が見つかったため、まずは検出が容易な木材のめり込み形状の評価手法を検討した。それ以外の項目については予定通り進捗しているため、「おおむね順調に進展している」と判断した。
Strategy for Future Research Activity	令和6年度は、機械学習による画像診断を用いた土塗壁の被害評価手法の構築に向けて、木材のめり込み形状の評価手法を実際の接合部に適用するとともに、既往の実大土塗壁の静的加力実験結果を基に、損傷判定に用いられるひび割れと変形角の関係を画像解析により定量化する。