2019 Fiscal Year Annual Research Report
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19H00788
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
菊地 優 北海道大学, 工学研究院, 教授 (50344479)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡辺 宏一 清水建設株式会社技術研究所, その他部局等, 主任研究員 (10811094)
白井 和貴 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (20610968)
飯場 正紀 北海道大学, 工学研究院, 特任教授 (40344006)
小穴 温子 株式会社大崎総合研究所, 研究部, 研究職(主任研究員) (60811172)
壇 一男 株式会社大崎総合研究所, 所長付, リサーチフェロー (90393561)
齊藤 隆典 地方独立行政法人北海道立総合研究機構, 建築研究本部北方 建築総合研究所, 研究主任 (90586497)
石井 建 北海道大学, 工学研究院, 助教 (50840550)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 免震構造 / 長周期地震動 / 大振幅地震動 / 耐震設計 / 地震防災 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、海溝型巨大地震による長周期長時間地震動および内陸直下型地震による大振幅パルス性地震動という多様な特性を有する地震動に対処可能な次世代型の高機能免震構造の創出である。この目的を実現するために、多様な地震動の予測、および繰り返し変形に対処する高耐久免震構造と過大な地震入力に対処する変位抑制免震構造の開発の３項目を同時並行で実施する。
多様な地震動の予測については、海溝型巨大地震である相模トラフ沿いの地震を対象とし、大正関東地震・元禄関東地震などの過去の地震の震度分布を再現できるような断層モデルについて検討した。続いて、震源域の多様性を考慮した断層モデル、さらに断層パラメータの不確かさを考慮したケースを設定して、地震動予測を実施した。
高耐久免震構造については、鉛や錫といった金属プラグ挿入型積層ゴムを対象に、繰り返し変形による熱・力学連成挙動を再現できる解析システムを、オープンソース構造解析システムOpenSeesをプラットフォームに開発し、プラグの複数本化による熱発生源の分散化という性能劣化抑制策を提案した。また、積層ゴムの変形性能向上を目的として、画像解析技術を導入して大変形時のゴムのひずみ分布評価システムを開発した。
変位抑制免震構造については、回転慣性装置と硬化型復元力装置を組み合わせた変位抑制免震構造の実現性を確認するために、質量30kg・周期3秒・最大振幅10 cm程度の免震縮小試験体を試作した。振動テーブルによる加振試験により、各装置を取り付けた場合の振動特性を把握するとともに、両装置を組み合わせた場合の変位抑制効果を検証した。
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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
当初の予定通り、海溝型巨大地震の地震動予測、プラグ挿入型積層ゴムのマルチプラグ化による高耐久免震構造と画像解析による積層ゴムひずみ分布計測システムの開発、小型免震模型による変位型免震構造の検証を完了した。
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| Strategy for Future Research Activity |
多様な地震動の予測に関しては、海溝型巨大地震による長時間長周期地震動と対になる内陸地殻内地震による大振幅パルス地震動の予測を2020年度に行う。地震動予測に当たっては、予測手法に改良を加えることとし平均動的応力降下量の近似式を見直す。熊本地震を対象に新たな手法の妥当性を検証した上で、福岡警固断層帯、大阪上町断層帯、東京立川断層帯を対象に地震動予測を行う。
高耐久免震構造については、2020年度は弾性すべり支承の高耐久化に取り組む。まずは、免震装置の熱・力学連成解析システムを弾性すべり支承に適用できるように拡張する。続いて、大口径の弾性すべり支承の多数回繰り返し試験を実施して、温度と摩擦係数の関係式を求めて、解析システムに実装する。免震積層ゴムの画像解析に基づく3次元計測による非接触ひずみ測定については、2020年度は2次形状係数が3程度となる曲げ変形が卓越する形状の積層ゴムの大変形加力試験を実施して、前年度に開発したひずみ測定法の汎用性を検証する。弾性すべり支承の加力試験は2020年10月、積層ゴムの大変形加力試験は2020年12月を予定している。
変位抑制免震構造については、回転慣性装置と硬化型復元力装置を組み合わせた変位抑制免震構造の実用性を検証するために、質量4ton程度の大型試験体を作成し、長周期地震動および内陸地殻内地震動を入力して加振実験を実施する。振動実験は2020年11月を予定している。同時にオープンソース構造解析システムOpenSeesを用いて加振実験結果の再現を試み、解析モデルの妥当性についても検証する。
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