2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Preservation/Renovation Techniques for Seismic Performance Improvement and Authenticity of Historical Buildings
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16H06363
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| Research Institution | Nagoya City University |
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Principal Investigator |
青木 孝義 名古屋市立大学, 大学院芸術工学研究科, 教授 (10202467)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長谷川 直司 国土技術政策総合研究所, 住宅研究部, 研究官 (10356016)
松田 浩 長崎大学, 工学研究科, 教授 (20157324)
湯淺 昇 日本大学, 生産工学部, 教授 (00230607)
岸本 一蔵 近畿大学, 建築学部, 教授 (40234215)
森田 千尋 宮崎大学, 工学部, 教授 (60230124)
小椋 大輔 京都大学, 工学研究科, 教授 (60283868)
濱崎 仁 芝浦工業大学, 建築学部, 教授 (30370703)
丸山 一平 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (40363030)
高橋 典之 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60401270)
張 景耀 京都大学, 工学研究科, 准教授 (50546736)
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| Project Period (FY) |
2016-05-31 – 2021-03-31
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| Keywords | 歴史的建造物 / オーセンティシティ / 耐震性能 / 検査診断技術 / 保存再生技術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
3Dスキャナ、SfMを用いて既設構造物の3次元維持管理システムを構築し、他の光学的計測装置を用いて変位や振動計測を実施して既往の計測結果と比較した。コンクリート、鋼材、石、煉瓦や仕上げモルタル等の寸法、強度と劣化度および劣化メカニズムを非・微破壊試験、化学分析等により評価する方法を国内外の歴史的建造物等に適用させ、試験方法の開発、整備および検証を行った。
大型放射光施設で煉瓦の吸水、乾燥過程について撮影されたX線CT画像の解析結果と重量測定から換算された塩析出量との比較により画像解析で得られた塩析出量の定量化が可能となり、内部構造での塩水移動と塩析出の様子を明らかにした。併せて煉瓦の塩類風化の促進試験方法を検討し、メカニズム解明のための実験を行った。RC部材の構造性能評価として、乾燥とそれによって生ずるコンクリートの変化を考慮できる実験を引き続き実施し、剛体バネモデルによる評価を行った。腐食劣化したRC部材の性能評価のためのデータを蓄積し、鉄筋定着部が損傷したRC梁の曲げ、せん断補強法を提案、検証するとともに、煉瓦壁の実験を行った。積層ゴム支承の大変形材料特性試験法を開発した。
外観変化を抑制したRC構造物の補修工法を検討し、補修を施したRC供試体の屋外暴露試験等の結果から、外観変化を考慮したRC部材の補修材料・工法の提案、検証を行った。これらの結果を踏まえてオーセンティシティを考慮した補修技術としてとりまとめる。
耐震性能評価のための不連続変形法の計算効率を大幅に向上した。経年劣化が構造性能に与える影響について分析を進め、目標供用期間を通した損傷累積と経済損失および経済価値評価をあわせて考慮した最適構造補強方法選択支援プログラムを開発した。微動計測とモニタリングを行い、構造形式毎の構造性能評価に貴重な基礎データの蓄積、固有振動数の季節変動、地震時の加速度応答倍率の検証を行った。
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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
歴史的建造物のオーセンティシティの所在を見いだすとともに、過去になされた調査・診断・修復・補修・補強事例を整理し、調査・診断・補修・補強方法提案システムを作成した。
3Dスキャナ、SfMを用いて既設構造物の3次元維持管理システムを構築し、多視点画像計測により小規模橋梁等の構造解析モデルを作成し、振動計測結果と比較した。構造材、仕上げモルタル等の寸法、強度と劣化度を非・微破壊試験により評価する方法を国内外の歴史的建造物等に適用し、微破壊試験によるコンクリート中の塩化物イオン量の試験方法として標準化し、非破壊検査協会規格としてまとめた。
環境モニタリング結果と現地の塩類析出画像調査結果の関係分析を行い、大型放射光施設にて材料の吸水、乾燥過程のX線CT画像撮影を行い、内部構造での塩水移動と塩析出の様子を明らかにした。煉瓦の塩類風化の促進試験方法を検討し、メカニズム解明のための実験を行った。外観変化を抑制したRC構造物の補修工法を検討し、RC部材の構造性能評価として、乾燥とそれによって生ずるコンクリートの変化を考慮できる剛体バネモデルを提案した。腐食劣化したRC部材の性能評価、鉄筋定着部が損傷したRC梁の曲げ、せん断補強法を提案、検証した。積層ゴム支承の大変形材料特性試験法を開発した。
耐震性能評価のための不連続変形法の計算効率を大幅に向上した。経年劣化が構造性能に与える影響について分析を進め、目標供用期間を通した損傷累積と経済損失および経済価値評価をあわせて考慮した最適構造補強方法選択支援プログラムにより、歴史的建造物に適用した場合のケーススタディを行った。微動計測とモニタリングを行い、灯台の設計用一次固有周期の推定式を提案するとともに、固有振動数の季節変動、地震時の加速度応答倍率、補強効果の検証を行った。また、ガイドラインの目次・構成案を検討し、本課題の技術開発項目との調整を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
煉瓦・目地、石材を用いて、各種非破壊試験、微破壊試験値と諸品質の関係を捉え、歴史的建造物への適用と構造物の評価を進める。非破壊試験、微破壊試験の運用面での研究としてドローンの利用を模索する。劣化情報を組み込み込んだ3D計測データによりFEM解析モデルを構築し、歴史的建造物の耐震性能評価法をガイドラインとしてまとめる。また、複雑な構造物の解析モデル作成の問題点を明らかにし、構造物の維持管理の視点からの保存再生技術をガイドラインとしてまとめる。
煉瓦を用いた塩溶液の吸水・蒸発実験をSPring-8の放射光によるＸ線ＣＴを撮影し、細孔内の塩水、析出塩の挙動を動的に測定する実験を行い、移動析出のメカニズムを明らかに塩水移動析出のモデルを構築する。継続的に屋外暴露試験測定を行うとともに、改良を施した工法による新たな試験を開始する。モルタル仕上げがある構造物の評価方法として、低周波反射波の分離による新たな評価手法を開発し、実構造物に適用する。既往の文献資料による歴史的建造物の構造調査・診断方法を精査するとともに、鉄筋が腐食したRC梁部材の実験およびFEM解析による鉄筋腐食が力学性能に及ぼす影響の検討から、構造部材の剛性・耐力評価法および性能評価法をガイドラインとしてまとめる。
振動計測データの詳細分析により、各構造形式の性能同定法を開発する。不連続変形法に目地の破壊モデルを取り入れ、組積造建物の耐震性能と補強効果を評価するための解析手法を確立する。経済性能評価に基づく歴史的建造物の「補強の目標設定と補強方法の選定（残すべき価値、経済性、補修後の活用方法に応じた補強方法の選定）」をガイドラインとしてまとめる。データベースの充実、各種方法の点数化にAIを導入し、より良い歴史的建造物の調査・診断・補修・補強方法の提案システムの構築を図り、ガイドラインを完成させる予定である。
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