性能設計における耐震性能照査のためのシステム破壊確率算定手法の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550485
• Research Institution: Musashi Institute of Technology
• Principal Investigator: 丸山 收 武蔵工業大学, 工学部, 助教授 (50209699)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 星谷 勝 武蔵工業大学, 工学部, 教授 (30061518)
• Keywords: first excursion probability / first passage probability / Kalman filter / Monte Carlo simulation / performance base design

Research Abstract

構造物の設計法が性能設計へと移行するなかで,耐震性能としてfully operational, operational, life safe, near collapseなどの多段階水準を設けて,これら要求水準を満足するような設計法の体系化が進められている.一方設計段階において構造物が要求性能を満足しているか否かを照査する性能評価手法の開発が急務である.
動的荷重を受ける構造物を対象として,上述した性能評価を行うためには,外乱が作用している全継続時間中に応答値が規定された閾値を超えない確率を定量的に評価する必要がある.これは,応答値が閾値を越えたら限界状態に達したとする基準で安全性を算定するものであり,動的荷重に対する構造物の安全性すなわち動的信頼性は,初期通過確率を算定することに集約できる.本研究は,設計された構造物が要求する水準を満足しているか否かについて照査する技法の開発を行うものである.
平成14年度は,初期通過確率算定のために,数値的に得られた応答データを逐次取り込み,カルマンフィルタアルゴリズムを併用した準解析法(PAM)を開発した.
平成15年度は,モンテカルロシミュレーションに分散低減法を併用して,動的非線形構造系の初期通過確率を算定する手法の開発を行った.限界状態をもとに設定された閾値の初期通過問題を評価する際に,構造系の確率過程入力項に,重要サンプリング関数項を加法形に付加することで破壊領域に達するサンプル実現過程を高頻度に得る手法を示している.重要サンプリング関数を付加することで確率測度が変化する影響は,ギルサノフの定理により評価され,解析対象構造系の初期通過確率が求められる.また,重要サンプリング関数を与えるために動的非線形構造系の終端状態制御問題をオンラインで解くことを提案した.

Research Products

• [Publications] 丸山收, 星谷勝: "BF/MCFによる対数正規確率場の補間"土木学会論文集. 731/I-63. 391-396 (2003)
• [Publications] 丸山收, 星谷勝: "BF/MCFによる動的非線形システムのパラメータ同定"JCOSSAR論文集. 939-946 (2003)
• [Publications] Maruyama, O., Hoshiya: "Non-linear Filters Using Monte Carlo Integration for Conditional Random Fields"9^<th> International Conf.on Applications of Statistics and Probability in Civil Engineering. (2003)
• [Publications] 丸山收, 星谷勝: "確率測度変換による動的システムの信頼性解析"第8回設計工学に関するシンポジウム講演論文集. 147-152 (2003)
• [Publications] 中村孝明, 星谷勝, 望月智也: "地震リスクを考慮した確率論的DCF法による資産価格とマネジメント"土木学会論文集. 752/I-66. 169-178 (2003)