Damping model required for seismic design using large-scale 3D model with multi-directional input
| Project/Area Number |
23K22915
|
|---|
| Project/Area Number (Other) |
22H01645 (2022-2023)
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 23010:Building structures and materials-related
|
|---|
| Research Institution | Hiroshima University |
|---|
Principal Investigator |
中村 尚弘 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 研究員 (50416640)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田川 浩 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (70283629)
鍋島 国彦 神戸大学, 工学研究科, 助教 (80843622)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
|
| Budget Amount *help |
¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
|
|---|
| Keywords | 減衰モデル / 構造設計 / 地震応答解析 / 3次元モデル / 多方向入力 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
建物の減衰は弾性時から作用する初期減衰と、部材の非線形化により生じる履歴減衰に大別できる。初期減衰は線形時だけでなく、大地震で建物が非線形化した場合も応答に影響するため、耐震設計の動的解析においてどのような初期減衰モデルを用いるかが重要な問題である。これまでの減衰モデルは、比較的小規模なモデルでの水平1方向入力を想定して設定されていた。しかし近年では大規模な3次元モデルによる2方向や多方向入力が行われるようになってきているが、このような条件に対して従来の減衰モデルでは限界がある。このため本研究では、大規模な3次元モデルに多方向入力を想定した地震応答解析に有効な減衰モデルを提案する。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
因果的履歴減衰モデルと拡張Rayleigh減衰モデルに加えて、近年にARUP社により提案されたUniform減衰も比較に加え、比較検討を行った。減衰定数がほぼ一定となる振動数範囲の比（Wh＝条件を満たす最大振動数と最小振動数の比）は従来のRayleigh減衰ではWh=５程度あるが、因果的履歴減衰モデルと拡張Rayleigh減衰モデルでは、Wh=20以上まで拡張可能である。しかし目的とする大規模3次元モデルの3方向入力問題ではそれでは不十分であること、その目的を満たすためにはWh＝50以上が必要であることがわかった。
まずUniform減衰では、陽解法に用いる場合は有効であるが、陰解法に用いる場合には時間刻みを十分小さくする必要があり解析時間が多大となるため、実用性に課題があることがわかった。そこで、因果的履歴減衰モデルと拡張Rayleigh減衰モデルのモデルの改良を試みた。
因果的履歴減衰モデルについては、ベースとなるモデルを従来のN＝２モデルからN＝４モデルに変えることにより、Wh=50以上のモデルを作成した。また、拡張,Rayleigh減衰については、目標減衰定数に対する許容誤差を±20％とすることで、Wh=80まで広げたモデルを作成できた。さらに中規模の質点系モデルを用いて、これらのモデルの有効性を確認した。解析精度は予想通りで有効性が高いこと、また解析負荷も従来のRayleigh減衰モデルと同程度であり、実用性が高いことを示した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
大規模3次元FEMモデルで多方向入力解析を行う場合の必要となる、減衰定数がほぼ一定となる振動数範囲の比（Wh＝条件を満たす最大振動数と最小振動数の比）が50以上であることを示し、これまでのモデルでは不十分であることがわかった。そのため、新たなモデルを検討し、この条件を満たすモデルを提案できた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本年度は大規模な3次元FEMモデルを用いて提案されたモデルの有効性を示す。特に解析時間がこの大規模モデルでも多大とならないことを確認する。さらにこれらの成果を、国際会議で発表するとともに、海外の査読論文に投稿する。
|
Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
