Seismic Performance Improvement of System Truss Roof Structures for Disaster Shelter

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H01676
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 竹内 徹 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 教授 (80361757)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松井 良太 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (00624397) ; 熊谷 知彦 明治大学, 理工学部, 専任准教授 (70376945)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 防災 / 地震被害 / 学校体育館 / システムトラス / 避難所 / 崩壊解析 / 座屈 / 破断

Outline of Annual Research Achievements

初年度のH30年度では、システムトラス置屋根構造のPost-buckling, Post-fracture解析手法の整備を行い、2016年熊本地震で被害を受けた学校体育館システムトラス屋根の被害再現解析およびトラス部材の座屈・破断後の倒壊挙動を概ね再現することに成功した。本成果は以下に代表される査読付日本語論文、国際会議英論文、さらにそれを取りまとめた書籍として出版された。
1）鉄骨置屋根体育館における立体トラス屋根の地震被害分析，日本建築学会構造系論文集，Vol. 83，No. 754，2018.12
2）Recent Advances in Analysis, Design and Construction of Shell & Spatial Structures in the Asia-Pacific Region, Taylor & Francis, 2019.12
次年度のH31年度ではシステムトラス接合部の曲げ剛性・耐力実験を実施し、システムトラスのモデル化や座屈長評価の基本となる諸元を得た。さらに三角錐ユニット試験を行い、座屈荷重および繰り返し載荷下における破断条件を確認し、概ね解析モデルの前提条件と整合していることを確認した。本成果については、査読付き論文に投稿すべく取りまとめ中である。
セカンド・パスを考慮した設計法・構法の開発に関しては、鋼管ユニットを溶接で編んだ格子母屋による補剛を想定し、格子母屋によるシェル効果に関する研究を実施した。令和元年度中に発表された関連論文については、別表10のとおりである。
なお、エネルギー吸収形支承部の効果を立証するために、熊本学校体育館の一部を模擬した片持ち架構およびトラス屋根支承部の振動台実験を計画中である。本実験については2020年1月に予備実験を完了し、7月に本実験を計画している。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

初年度と次年度の研究計画には若干の入れ替えがあったものの、ほぼ計画通りの解析・実験が実施でき、順次論文投稿の形で発表されていることから、順調に成果をあげてられているものと考えている。
今後、コロナウイルスによる緊急事態宣言解除のタイミングに拠っては令和2年度の実験実行が影響を受ける懸念もあるが、現在のところ実験準備を進めるとともに予備解析を中心に作業を進めている。

Strategy for Future Research Activity

コロナウイルスによる緊急事態宣言解除次第、鉄筋コンクリート片持ち架構およびエネルギー吸収形支承部を含む部分システムトラス架構に関する振動台実験を実施し、その効果を実証する。その際に、画像解析・非接触測定による被サイド判定手法の検討も行いたいと考えている。

Research Products

• [Journal Article] Method of reinforcement for joints between steel roofs and RC columns in existing buildings (2020)
  • Author(s): Shimada Yuko、Yamada Satoshi、Kishiki Shoichi、Hasegawa Takashi、Takeuchi Toru
  • Journal Title: Engineering Structures Volume: 209 Pages: 110255
  • DOI: http://doi.org/10.1016/j.engstruct.2020.110255
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] TMDの振動方向が種々の屋根剛性倍率を有する屋根型円筒ラチスシェルの地震応答低減に与える影響 (2019)
  • Author(s): 熊谷知彦，真間祐一，秦 克郁，小河利行
  • Journal Title: 日本建築学会構造系論文集 Volume: 765 Pages: 1411-1419
  • DOI: http://doi.org/10.3130/aijs.84.1411
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 異なる耐震設計法を用いた鉄骨置屋根体育館における屋根トラス部材の損傷評価 (2019)
  • Author(s): 岸澤竜之介, 寺澤友貴, 松井良太, 竹内徹, 実石 明, 小西克尚, 山田哲, 山下哲郎, 石原直, 長谷川隆
  • Organizer: 日本建築学会大会学術講演梗概集
• [Presentation] 格子母屋により上フランジ補剛されたH形断面梁の塑性変形性能 その1 実大繰返し載荷実験および再現解析 (2019)
  • Author(s): 松井 良太, 小泉 光市, 竹内 徹, Lin Pao-Chun
  • Organizer: 日本建築学会大会学術講演梗概集
• [Presentation] 格子母屋により上フランジ補剛されたH形断面梁の塑性変形性能 その2 種々の格子母屋付梁の部材区分 (2019)
  • Author(s): 小泉 光市, 松井 良太, 竹内 徹, 岩永 将信
  • Organizer: 日本建築学会大会学術講演梗概集
• [Presentation] 等分布雪荷重を受ける単層ラチスドームの弾塑性地震応答性状および許容変形評価 (2019)
  • Author(s): 土倉 猛功 ，高橋 寿太郎 ，熊谷知彦，小河利行
  • Organizer: 日本建築学会大会学術講演梗概集
• [Presentation] 格子母屋がH形断面梁に与える横補剛効果の検証 (2019)
  • Author(s): 松井良太、小泉光市、竹内徹、Lin Pao-Chun、岩永将信
  • Organizer: 日本建築学会北海道支部研究報告集
• [Presentation] Plastic Ductility Performance of Grid-Purlin System Connected to Wide Flange Beam (2019)
  • Author(s): Ryota Matsui, Koizumi Koichi, Pao-Chun Lin, Masanobu Iwanaga, An-Chien Wu, Keh-Chyuan Tsai, Toru Takeuchi
  • Organizer: International Conference in Commemoration of 20th Anniversary of the 1999 Chi-Chi Earthquake
  • Int'l Joint Research
• [Book] Recent Advances in Analysis, Design and Construction of Shell & Spatial Structures in the Asia-Pacific Region (2020)
  • Author(s): J.Yuen, H.C.Chew, S.L.Chan, T.Kimura, H.Y.Wan, J.Wu, S.Inanaga, T.Takeuchi, Y.Terazawa, R.Matsui.
  • Total Pages: 178
  • Publisher: Taylor & Francis
  • ISBN: ASIN: B082GGCS3Z
• [Funded Workshop] 太平洋鋼構造会議PSSC2019 (2019)