2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Next-Generation Structural Concepts for minimizing Earthquake Damage and realizing Quick Function Recovery
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20H00255
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
運上 茂樹 東北大学, 工学研究科, 教授 (60355815)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松崎 裕 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 講師 (10506504)
内藤 英樹 東北大学, 工学研究科, 准教授 (50361142)
藤倉 修一 宇都宮大学, 地域デザイン科学部, 准教授 (90782558)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 次世代耐震構造 / ダメージフリー構造 / 自己検知構造 / 自己診断構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，リダンダントでねばり強い構造を実現する新たな構造法として，本研究で提案する「マルチ・アブゾーバ変形吸収機構」と「マルチ・ステップ変形吸収機構」を有する橋脚構造の基本設計を行った．前者は，複数のセグメントを重ね，高さ軸方向に鋼材を貫通させ，セグメント間の耐力制御によってロッキング変形をバランスさせながら複数のジョイント部で変形を吸収する構造であり，後者は，セグメントジョイント部でのせん断変形を段階的に制御することによって変形を吸収する構造である．複数の部位でロッキング変形あるいはせん断変形を吸収させることによって，各ジョイントの損傷程度を低減させ，変形吸収性能を格段に高める構造として実現するものである．
これらの２つの変形吸収機構それぞれの構造詳細を考案，具体化するとともに，構築した橋脚構造を対象として，静的に荷重を漸増させるプッシュオーバー解析と基礎位置から地震動を入力した動的数値シミュレーション解析を行った．解析結果に基づき，想定した複数の変形吸収ジョイントにおいて，バランスされた，あるいは，段階的に，変形吸収を進展させるために必要とされるジョイント部の耐力条件を検討した．また，応答変形量や残留変位量をできるだけ低減させるために必要とされるエネルギー吸収機構の基本特性について，パラメトリックな動的数値シミュレーション解析によってその必要減衰性能について検討した．
本変形吸収機構を有する構造内にビルトインして損傷・変形を検知・診断するための「状態把握オブザーバ」について，実構造物の動的実験の計測データを用いて，その力学特性と状態を把握するための計測部位と計測物理量を検討するとともに，実際に被災した橋梁のプッシュオーバー解析を行った結果を用いて，複数部材で構成される橋梁構造で損傷位置を特定するための計測部位について検討した．
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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
本年度の研究計画において予定していた通り，研究対象とした「マルチ・アブゾーバ変形吸収機構」と「マルチ・ステップ変形吸収機構」の構造詳細に関する基本設計を完了した．
また，もう１つの研究対象である「状態把握オブザーバ」についても，別途実施した実構造物の動的実験で計測されたデータを用いて，構造部材の力学特性と状態量を評価・推定できることを検討し，本研究対象構造への適用性を確認した．
論文発表については，本年度内に発表できたものが少なかったが，次年度発表に向けて投稿を行った．
以上から，本研究について，おおむね順調に進展していると評価している．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降は，研究対象とした構造の模型実験を実施するとともに，その性能を評価し，目的とした機能を確実に発揮できるか，また，そのために必要とされる構造詳細や構造条件等の改良点の検討を行う．共同研究者間で，実験・分析などを分担，連携しながら研究を推進する予定である．
なお，コロナの収束状況とその影響がまだ見えない点もあり，実験の実施に際しては，実験場所，実験方法・実施体制等に留意しながら進める予定である．
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