2020 Fiscal Year Annual Research Report
Resilient Vibration Control Method Considering Functional Continuity and Rapid Restoration
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20H02301
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
小檜山 雅之 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (10333577)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西 宏章 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (00365470)
高橋 正樹 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (10398638)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 制震 / 協調制御 / 事業継続 / レジリエンス / 設備 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度は医療施設を対象に以下の研究を行った。まず、故障の木解析 (Fault Tree Analysis; FTA)を用いて、地震による損傷モードと医療機能の停止・回復の関係を把握した。想定する制震建物構造としては、建物頂部にアクティブマスダンパーなどの応答制御装置を有する場合と、免震建物の免震層に応答制御装置を有する場合の2通りで検討を行った。また、受水槽、高置水槽のメーカーやMR装置、X線装置、透析装置といった医療機器のメーカーに2011年東北地方太平洋沖地震、2016年熊本地震など近年の地震災害時における設備機器の被害と復旧に関する聞き取り調査を行った。そして、聞き取り調査結果や既往研究の文献を参考に、地震動強度と被害発生確率の関係を表すフラジリティ曲線および損傷程度別の復旧時間の確率モデルの構築を行った。地震動を想定することで、FTAと復旧時間の確率モデルを用いたモンテカルロシミュレーションにより時間と復旧確率を表す復旧曲線を評価し、レジリエンス性能を定量的に評価できることを確認した。最後に、制御則に線形二次レギュレータ(LQR)を用いた場合について、構築したレジリエンス評価の枠組みを用いてレジリエンス性能を最大化するようLQR制御パラメータ（評価関数の制御力項に乗ぜられる重み係数）を探索する制御系設計法を提案した。シミュレーション解析により、従来の設備の加速度応答を低減するようLQR制御パラメータを設計した場合よりも復旧時間などのレジリエンス性能が向上することを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初、令和2年12月までに、事前準備、既往研究の調査、地震被害報告のデータ収集、対象建物の選定、損傷モードと修復シナリオの洗い出し、センサー・振動制御装置の設置位置等の検討、復旧曲線の構築、数値解析モデルの構築、試験体設計・製作を行い、令和3年3月までに、振動特性把握実験、一般建物に向けた知見の体系化を行う予定であった。しかし、新型コロナウイルス感染症による影響で大学キャンパスへの立ち入りが制限されたため、令和3年7月までに後ろ倒す計画変更を行って予算繰越申請を行い、おおむね変更した計画どおり研究を実施した。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験室への立ち入りが制限され、実験の実施が遅れていることを踏まえ、想定する入力地震動の評価や設備のフラジリティ評価に関し、数値解析で行うことが可能な研究項目を拡充する。これにより、当初の目的である建物と設備の両方の機能維持性、早期修復性を高めるレジリエント振動制御法を確立を目指す。
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