2018 Fiscal Year Research-status Report
Development and 3D analysis for wooden damping shear wall with coating type and tape type damping material.
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17K06653
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| Research Institution | Nippon Institute of Technology |
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Principal Investigator |
那須 秀行 日本工業大学, 建築学部, 教授 (40611249)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 木質構造 / 木造住宅 / 耐力壁 / 制振壁 / 促進劣化 / 振動台実験 / 静加力実験 / 3次元解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
まず、在来構法向けテープ系制振耐力壁について、初年度のH29年度に・個体差によるバラツキ範囲の検証、・制振素材自体を促進劣化させた制振耐力壁の振動台および静加力実験、・建物全体での3次元挙動解析の前倒し実施(元々は最終年度であるH31年度に実施予定であったが先行した)。
得られた成果として、これまでに進めてきた実験結果や実用面(施工性やコスト)等を勘案し、テープ系素材の最終仕様として「エチレン系未発砲素材(EPM4188)の片面接着」と決定した。この最終仕様にて同一仕様における性能のバラツキ度合を検証すべく3体の振動台実験及び静加力実験を実施した。その結果として、・振動台実験での挙動にほぼ差はなく、・静加力実験による残存耐力として約2割の低下に抑えられ、・残存耐力どうしのバラツキ度合いは3割程である事を明らかにした。また、制振素材自体を劣化(約半年間の促進劣化)させた素材を用いた壁実験では、水平せん断力に対する剛性の向上と靭性の低下を定量的に検証した。更に、前倒しで実施した3次元挙動解析により本制振耐力壁の効果を建物全体で定量的に検証した。
次に、枠組壁工法向け摩擦系制振耐力壁についてH29年度に・摩擦系ダンパーを用いた制振耐力壁の研究を進め、その開発に伴う幾つかの試作仕様にて静加力実験を実施した。H30年度にはその最終仕様にて振動台実験も実施した。
得られた成果として、極稀地震を含む複数回の地震に対し、当該制振装置の有無による制振効果の差を定量的に検証した。枠組壁工法への摩擦系制振耐力壁についてはH31年度末までに製品の実用化を予定している。
これらの研究成果は、WCTE2018(発表済)、京都大学生存圏研究所シンポジウム(発表2編)、修士論文(2編、優秀論文賞含む)、建築学会大会(発表済2編、投稿済3編)、日本建築学会技術報告集(投稿済)などの研究実績となっている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
在来構法向けテープ系制振耐力壁について、当初の研究計画では、初年度であるH29年度は制振素材の材質と密度・粘性・接着性・施工方法等の最終仕様の決定を中心に想定していた。しかし、最終仕様を早々に決定できたことで、同一仕様でのバラツキ範囲の検証まで進めることができた。
更に、制振素材自体の促進劣化も早い段階から準備を行い、熱応力による制振素材の劣化試験を継続中であるが、その供試体の中から一部やや短い期間(約半年間の促進劣化)ながら、劣化させた制振素材を用いた耐力壁にて振動台実験および静加力実験を先行的に実施できた。より長い期間を促進劣化させた素材での実験も行う予定である。
当初、研究課題の最終年度であるH31年度に建物全体として3次元挙動解析によるシミュレーションを行う予定としていたが、H29年度に前倒しで解析することができた。これに関してはスウェーデンのルレオ工科大学(Lurea Tekniska Universtiet, Sweden)の博士課程に所属する建築物の3次元解析を研究テーマとする研究者を当研究課題予算にて招聘し、双方の知見を持ち寄りディスカッションしながら解析を進められた成果である。
また、摩擦系制振耐力壁についても静加力実験および振動台実験を終了しており、現在は実物件での施工検証も終え、実用化の最終段階にまできている。現在、交通振動に対する制振効果や耐力劣化の抑制効果の検証を準備中である。
本課題の3年目にあたるH31年度に論文の執筆を予定していたが、既に幾つかの学会の梗概やシンポジウム、海外でのカンファレンス、査読付論文も投稿済である。
当初の計画以上に進展している主な理由として、研究代表者が研究室のゼミ生達とそれまで4年に渡り進めてきた先行研究(木造制振耐力壁の研究開発)による知見がスムーズに機能し、かつ海外の研究機関との協力関係も役立った事が理由である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題で主として明らかにしようとしている主な点は以下の通りである。
まず、在来構法向けテープ系制振耐力壁については、・最終仕様の決定・同一仕様のバラツキ範囲、性能差の検証・建物全体の挙動解析により劣化抑制効果の定量的な検証である。そして、・研究期間内に最終仕様とその効果のデータを提供することで一般へも実用化できることを目的としている。当課題の最終年度となる今後は、特に実用化に向けた実棟での施工検証や実棟での制振効果を検証したい。
次に、摩擦系制振耐力壁については、H29年度にテープ系制振素材の選択肢として摩擦系素材(紙ヤスリ)による効果を検証したが、H30年度はより高い効果を目指した別仕様で研究を進めた。この別仕様の概要としては、鋼材ブレースとステンレス板の滑りを摩擦係数の高い材料で挟み、かつその滑り荷重をハイテンションボルトのトルク値による圧着力で制御しようという考えの摩擦系ダンパー仕様である。更にこれを全数の滑り荷重管理を行った上で制振耐力壁部材として製造すべく、工場生産のプレハブ制振耐力壁として開発するものである。H30年度にこの摩擦系制振耐力壁の振動台実験および静加力実験を実施し、極大地震への大きな効果を定量的に検証した。本年度は、逆に微振動で、しかし交通振動など断続的に建物寿命中の長期間に渡って受け続けるダメージに対する効果を検証しようと考えている。幹線道路脇で取得した実振動波などを起振機を用いて連続的かつ継続的に与えて壁を劣化促進させる。その上で制振装置の有無による耐力劣化度合の違いを比較検証したい。こちらの仕様については複数回の極大地震に対する優位性として実用化が近いが、交通振動に対する効果も明らかにしたい。
当初予定では、学術論文の執筆を最終年度としていたが、既に発表・投稿してきた研究成果が複数ある。引続き積極的に発表し研究業績として積み上げていきたい。
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| Causes of Carryover |
「旅費支出」で想定していた国際学会の開催地が韓国と近かったことで費用負担が少なく収まったことが次年度使用額が生じた主な理由である。
「その他の支出」が多くなった理由として、試験体をやや大掛かりなものとした事で実験装置の組み換え及び試験体の組立費用が嵩んだが、「物品費支出」で想定していた試験体購入費用の400千円について無償提供頂けたことで相殺できた。
次年度の使用計画として、京大防災研の強震応答装置使用料(振動台及び計測機器含む444千円/日)の追加実験への対応、若しくは交通振動対策への効果検証に必要な機材装置や計測機器の購入費として活用したい。
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| Remarks |
当研究室のホームページにて、研究活動報告および研究成果(発表論文等)について報告している。
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