2018 Fiscal Year Annual Research Report
DEVELOPMENT OF A NONLINEAR OPTIMAL CONTROL DESIGN METHOD OF RC PASSIVE VIBRATION CONTROL BUILDING AND SOIL COUPLED SYSTEMS AGAINST HUGE EARTHQUAKES
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16K06564
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
白井 和貴 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (20610968)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
飯場 正紀 北海道大学, 工学研究院, 教授 (40344006)
菊地 優 北海道大学, 工学研究院, 教授 (50344479)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | パッシブ制振構造 / 地震応答 / 最適ダンパー / 建物と地盤の動的相互作用 / スウェイ・ロッキング / 鉄筋コンクリート造 / 履歴ダンパー / 振動台実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、鉄筋コンクリート造（RC）のパッシブ制振建物と地盤の連成系を対象とし、巨大地震に対する最適な制御設計手法について検討した。最終年度である平成30年度には、RC制振構造の上部構造と杭基礎の下部構造を一体としてモデル化したPenzien型モデルを用い、地震応答解析を行って最適ダンパー特性を分析した。また、基礎のスウェイ・ロッキング（SR）動を考慮した粘性系ダンパーを有する構造物の連成系モデルを対象とし、様々なパワースペクトル密度の地動入力特性に対する最適なダンパーの減衰性状を数値的に評価した。平成28～30年度の研究期間全体を通しての研究成果について次に述べる。基礎下部にSR動を考慮した摩擦ダンパー付き制振構造の振動台実験を実施し、最適ダンパー特性を分析した。この結果、地盤条件、ダンパー支持材剛性、地震波入力レベル等の違いによって、地震応答を最小化する最適ダンパー耐力が変化することを実験的に示した。最適ダンパー値付近で基礎固定とSRの違いにより応答曲線に逆転が生じる場合があることが示され、その要因について考察を行った。SR地盤ばね－制振建物の多質点系モデル、およびPenzien型の多質点系モデルを用いた地震応答解析を行い、RC制振建物の最適ダンパー特性を解析的に検討し、振動台実験で得られた傾向と概ね同様の性状が得られることを示した。さらに、質点系のSR地盤－制振構造連成系モデルを用い、様々な周波数入力特性に対する最適ダンパー減衰性状を伝達関数に基づいて理論的に分析し、時刻歴解析に依らずに最適ダンパー値を評価する手法について検討した。これらの検討を通して、構造物の特性と地盤の影響を同時に一括して考慮できる非線形最適制御設計法の構築に取り組んだ。
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