| Project/Area Number |
24K07754
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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 23010:Building structures and materials-related
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| Research Institution | Tohoku Institute of Technology |
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Principal Investigator |
船木 尚己 東北工業大学, 建築学部, 教授 (70347897)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2028-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2027: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2026: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | ダンパー / 制振構造 / 慣性質量 / 液流 / 内圧抵抗 / 振動台加振試験 / 振動制御 / モード制御 / 機能維持 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、地震時に建物に入力されるエネルギーを吸収して建物躯体の損傷を防ぐことに加え、建物の見掛け上の質量を変化させて振動特性を調整し、地震時における建物の応答を幅広い周波数領域で抑制できる新たな制振機構を考案することを目標としている。具体的には、ここで提案する機構を用いて建物内部の設備機器等に大きなダメージを与える高次モードの応答を制御する手法を構築し、実験と解析の両面から実建物への適用の可能性を検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、地震時に建物に入力されるエネルギーを吸収して建物躯体の損傷を防ぐことに加え、建物の見掛け上の質量を変化させて振動特性を調整し、地震時における建物の応答を幅広い周波数領域で抑制できる新たな制振機構（以降、ダンパーとする。）を考案することを目標としている。具体的には、ここで提案する機構を用いて建物内部の設備機器等に大きなダメージを与える高次モードの応答を制御する手法を構築し、実験と解析の両面から実建物への適用の可能性を検証することにあり、主に以下の3点について取り組むこととしている。
① ダンパーの抵抗力特性と応答低減効果の把握
② 時刻歴応答解析手法の構築
③ 慣性質量効果による建物の振動モード制御法と最適制御設計法の提案
本申請の初年度である2024年度は、ここで提案したダンパーの抵抗力特性と、本ダンパーが建物に与える応答抑制効果を実験により把握することを主な目的とした。連結管形状の違いが、ダンパーの発揮する内圧抵抗と慣性質量の大きさに与える影響を確認するため、連結管の断面形状をパラメータとした要素実験と、多層骨組試験体による振動台加振試験を実施した。一連の実験で得られた結果に基づき、連結管形状毎に管内摩擦抵抗の実験式を算出し、試験結果を精度良く再現できる力学モデルを構築した。また、連結管内を流れる液体の挙動が入力条件により大きく変化し、それにより抵抗力特性も変化することが確認できた。次年度からは、抵抗特性をより詳細に確認するための実験を継続して実施するとともに、本機構が組み込まれた建物の動的挙動を解析的に確認するため、精度の高い力学モデルを構築することを目標としている。
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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
本申請の初年度である2024年度は、ダンパーの抵抗力特性と建物に与える応答抑制効果を実験により把握することを主な目的とした。連結管形状の違いが、ダンパーの発揮する内圧抵抗と慣性質量の大きさが異なるため、連結管の断面形状をパラメータとした要素実験と、多層骨組試験体による振動台加振試験を実施した。実験はおおむね予定通り遂行でき、一連の実験で得られた結果に基づき、連結管形状毎に管内摩擦抵抗の実験式を算出し、試験結果を精度良く再現できる力学モデルが構築できた。
解析モデルによるシミュレーションの結果は、連結管内を液体が乱流現象を引き起こしながら通過するまでの振動数領域で概ね精度よく解析できたものの、慣性力が支配的となる高振動数域においては、ダンパーの発揮する抵抗特性が、現状の力学モデルで説明できないなどの課題が明らかとなった。
次年度からは、より詳細な抵抗特性を確認するための実験を継続して実施するとともに、本機構が組み込まれた建物の動的挙動を解析的に確認するため、幅広い振動数域でも対応できる力学モデルを構築することとしている。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述のとおり、次年度から、より詳細な抵抗特性を確認するための実験を継続して実施するとともに、本機構が組み込まれた建物の動的挙動を解析的に確認するため、幅広い振動数域でも対応できる力学モデルを構築することとしている。本研究の最終目標として設定した「慣性質量効果による建物の振動モード制御法と最適制御設計法の提案」を実現すべく、多層建物を想定した骨組による実験を実施するための準備を行う。また、解析的にも、精度の高い力学モデルによる時刻歴応答解析手法を構築することを目指す。
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