Building damage evaluation method under earthquakes using existing gas meters
| Project/Area Number |
23K22909
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| Project/Area Number (Other) |
22H01639 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 23010:Building structures and materials-related
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| Research Institution | Institute of Science Tokyo |
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Principal Investigator |
佐藤 大樹 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (40447561)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
SHEGAY ALEKSEY 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 研究員 (90866170)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥16,380,000 (Direct Cost: ¥12,600,000、Indirect Cost: ¥3,780,000)
Fiscal Year 2026: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2025: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | ガスメーター / ヘルスモニタリング / 損傷評価 / 構造ヘルスモニタリング / RCマンション / 損傷評価手法 / MEMSセンサー / 高密度観測 / 建物損傷評価 / ３次元部材モデル / 振動台実験 / 時刻歴応答解析 / SI値 |
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| Outline of Research at the Start |
近年，地震直後においても事業継続を行えることが求められている。そのためには地震時の建物の損傷を早急に評価する必要がある。構造ヘルスモニタリングと呼ばれる手法が用いられている。これは，地震後に人間による被害観察に比べれば遙かに迅速で有用な手法である反面，建物内に構造ヘルスモニタリング用の専用機材を設置する必要がある。そのため初期費用だけでなく，維持管理費用が大きな足かせとなり，一部の重要な超高層建物には採用されているものの普及率は低い。そこで本研究課題ではこの問題を解決するために，既に設定されているガスメーターを利用した地震時における建物損傷評価手法の構築を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，地震直後においても事業継続を行えることが求められている。そのためには地震時の建物の損傷を早急に評価する必要がある。一般的には加速度計などを用いて地震前後の建物特性の変化を観察する，いわゆる構造ヘルスモニタリングと呼ばれる手法が用いられている。これは，地震後に人間による被害観察に比べれば遙かに迅速で有用な手法である反面，建物内に構造ヘルスモニタリング用の専用機材を設置する必要がある。そのため初期費用だけでなく，維持管理費用が大きな足かせとなり普及率は低い。そこで本研究課題ではこの問題を解決するために，既存のガスメーターを利用した地震時における建物損傷評価手法の構築を行う。
今年度は，実建物データを基にデータベース詳細な３次元部材モデルで柱や梁，壁や床などをモデル化したRCマンションモデル4棟を作成した。さらにそれらを実際の構造設計でも用いるせん断モデルに置換し，多数の地震波を用いて時刻歴応答解析を実施した。解析結果を詳細に分析することで以下の知見を得た。（１）伝達関数のピーク振動数の変化は建物の損傷と深い関係があること，（２）伝達関数のピークを各階の床応答スペクトルのピーク周期で大凡評価できること，（３）床応答スペクトルのピークの変化と損傷には高い相関があり，その関係をモデル化できること。また３次元部材モデルをもちいて建物の同一階での応答のバラツキについて検討した。その結果，弾性応答時には同一階での応答にはバラツキが見られないものの，梁などが損傷した場合，同一平面内での応答にバラツキが生じることが確認された。
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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
本研究は概ね順調に進展していると判断できる。昨年度までは手法の構築のために理想的な状況での実験および解析を実施してきた。初年度は，実建物データを基にデータベース詳細な３次元部材モデルで柱や梁，壁や床などをモデル化したRCマンションモデルを作成した。地震応答をシミュレーションする際に用いる地震波を選定し，時刻歴応答解析を実施した。解析結果から各RCマンションモデルの損傷を分析した。ガス遮断をすることに特化して開発された剛体球式感震器方式のガスメータを用いて，様々な振幅や振動数の正弦波による振動台実験を実施した。振動台には高性能の加速度計も設置し，その値と比較することで剛体球式感震器方式ガスメータの振動感知性能およびそのバラツキを確認・評価した。さらにRCマンションモデルを用いた複数の地震波による時刻歴応答解析から得られる各階での応答波形を用いて，振動台実験を実施し，地震時における剛体球式感震器方式のガスメータのガス遮断スイッチの発生条件について詳細に分析した。またガスメータの取り付け角度を変更した振動台実験を実施し，取り付け角度の違いによるガスメータによるガス遮断スイッチの発生条件のバラツキについても明らかにした。その性能を踏まえた上で，ガスメータを構造ヘルスモニタリングに適用する場合の課題と方針を大凡確定することができた。次年度は，新たに２棟のRCマンションの解析モデルを作成し，1方向および2方向で地震波を入力した場合の建物応答について分析した。膨大な時刻歴応答解析結果を分析することで，ガスメータに内蔵された感震センサーで構造ヘルスモニタリングおよび損傷評価を行える可能性を示すことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度までは基本的な情報を蓄積することを目的としていたので、１方向のせん断モデルを用いて分析を行ってきた。今後は３次元の部材構成モデルを用いてかつ２方向入力時に応答性情を把握し、建物の損傷評価を行える簡易手法を提案およびその検証を進める。
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Report
(2 results)
Research Products
(7 results)
