Novel tension spatial structures based on mechanical properties of tension wood
Publicly Offered Research
| Project Area | Elucidation of the strategies of mechanical optimization in plants toward the establishment of the bases for sustainable structure system |
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| Project/Area Number |
21H00369
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Complex systems
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
張 景耀 京都大学, 工学研究科, 准教授 (50546736)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 張力空間構造 / 構造最適化 / 引張あて材 / 成長戦略 / 空間構造 / 最適設計法 / 樹木 / 張力構造 |
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| Outline of Research at the Start |
新構法および新素材（structure・構造）の開発により、外部環境を遮断する（function・機能）建築などの人工構造物の巨大化（form・形態）が進んできた。一方で、樹木などの自然構造物も、長い年月をかけて地球環境に適応した進化を成し遂げた。
本研究では、樹木の独特な力学的特性を理解・利用して、多様な形態を実現できる新たな張力空間構造システムを提案する。本研究の成果は、空間構造のブレークスルー的進化に寄与し、その実現のための新素材の開発にもつながると期待される。また、本研究は、成長応力に起因とした樹形進化に対して、構造力学の観点からそのメカニズムの解明に貢献できると考えられる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、樹木の独特な力学的特性を理解・利用して、多様な形態を実現できる新たな張力空間構造システムを提案する。本研究の成果は、空間構造のブレークスルー的進化に寄与し、その実現のための新素材の開発にもつながると期待される。また、本研究は、圧縮あて材と引張あて材の内部構造と成長応力に起因とした樹形進化に対して、構造力学の観点からそのメカニズムの解明に貢献できると考えられる。2022年度には、以下の成果が得られた。
①スギ幹残留応力の解析値は、実測データと比較して、応力分布の傾向が一致していることを示した。また、木本植物の残留応力より、風荷重に対する抵抗力がわずかしか向上しないため、樹形制御への寄与がより重要ではないかと推測される。
②トラス構造の釣合い行列に対して、特異値分解を行ったうえ、釣合い形状に近いモードのみを考慮することにより、構造最適化の解空間を圧縮する方法を提案した。提案手法によっては、複雑な構造物に対しても効率よく最適解を探索することができる。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(11 results)
