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2010 Fiscal Year Annual Research Report

層間変位センサによる構造物の多点センシングに関する研究

Research Project

Project/Area Number 21710172
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

松谷 巌  早稲田大学, 理工学術院, 助手 (00514465)

Keywords地震防災 / 構造損傷評価 / 構造解析 / 計測システム / 光計測 / センシング / 層間変位 / 残留変位
Research Abstract

建物が地震動を受けたとき、天井と床が相対的に水平に変位(層間変位)する。建物の損傷程度を定量的に評価するためには正確な層間変位の履歴が必要だが、建物の中では計測基準点を作れないうえにセンサ設置部ですらたわんでしまうので、従来方法では誤差が多いことが問題であった。また、製造業における機械部品の信頼性評価では、「破壊実験」「応力解析」「変位計測」を複合的に実施しているが、建設業では、建物の「破壊実験」と「変位計測」の技術が未発達であったため、応力解析のみによる信頼性評価が主流となっていることが問題である。本研究の目的は、建物の中に設置しても正確な層間変位計測ができる光学式の変位計を開発し、実建物における適応性を検証することである。昨年度の研究において実建物加振実験を実施し、層間変位の挙動を分析することによって、正確な層間変位計測を達成するためには、2方向の層間変位だけでなく、2方向のセンサ設置部の傾斜角および鉛直方向のねじれ角も同時計測できる5自由度の計測が必要であるという課題を抽出した。そこで本年度の研究では、複数のPSDユニットとLED光源を組み合わせることによって、センサ設置部の局所的な回転によって生じる誤差の影響を除去して、正確な層間変位計測を可能とする、5自由度層間変位センサを開発し、動作検証を行った。次に、(独)防災科研のE-ディフェンスにおいて、実大4層建物の破壊実験に参画し、5自由度層間変位計測による実建物の破壊過程の実測を世界で初めて成功させた。5自由度層間変位センサによる計測結果は、将来的にプッシュオーバー解析等と融合させることにより、建物の構成部材レベルでの損傷部位の特定および構造健全性のリアルタイムな定量評価が実現できるものと考えられる。本成果により、建築構造物の信頼性評価のために必須と考えられる、建物の「破壊実験」と「変位計測」を両方達成した。

  • Research Products

    (20 results)

All 2011 2010 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (14 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Development of Lateral Displacement Sensor for Real-Time Detection of Structural Damage2011

    • Author(s)
      松谷巌, 他13名
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering

      Volume: 6(published online)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 局所変形角と相対変位を測定可能な構造ヘルスモニタリング用層間変位センサの開発2011

    • Author(s)
      松谷巌, 他10名
    • Journal Title

      日本機械学會論文集 A編

      Volume: 77(in press)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Measuring Relative-Story Displacement and Local Inclination Angle Using Anultiple Position-Sensitive Detectors2010

    • Author(s)
      松谷巌, 他12名
    • Journal Title

      Sensors

      Volume: 10 Pages: 9687-9697

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 起震機加振実験による非接触型センサを利用した実建物の層間変位計測2010

    • Author(s)
      畑田朋彦、松谷巌, 他5名
    • Journal Title

      日本建築学会構造系論文集

      Volume: 75 Pages: 1257-1264

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 建築物の耐震性能評価のための5自由度計測法2011

    • Author(s)
      松谷巌, 他12名
    • Organizer
      春期第58回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学、神奈川県
    • Year and Date
      2011-03-24
  • [Presentation] Relative-Story Displacement Sensor for Measuring Five-Degree-of-Freedom Movement of Building Layers2011

    • Author(s)
      松谷巌, 他12名
    • Organizer
      SPIE Smart Structures/NDE 2011
    • Place of Presentation
      San Diego, California, USA
    • Year and Date
      2011-03-07
  • [Presentation] A Relative-Story Displacement Sensor Resolving the Angular Error Problem2010

    • Author(s)
      松谷巌, 他8名
    • Organizer
      IEEE SENSORS 2010
    • Place of Presentation
      Hilton Waikoloa, Hawaii, USA
    • Year and Date
      2010-11-03
  • [Presentation] 局所変形角と相対変位を測定可能な構造ヘルスモニタリング用層間変位センサの開発2010

    • Author(s)
      松谷巌, 他10名
    • Organizer
      日本機械学会M&M 2010材料力学カンファレンス
    • Place of Presentation
      長岡技術科学大学、新潟県
    • Year and Date
      2010-10-09
  • [Presentation] 光学式変位計を用いた建物の層間変位計測2010

    • Author(s)
      片村立太、松谷巌, 他6名
    • Organizer
      日本機械学会Dynamics and Design Conference 2010
    • Place of Presentation
      同志社大学、京都府
    • Year and Date
      2010-09-17
  • [Presentation] 建築構造物の層間変位と局所傾斜角の同時計測システムの開発2010

    • Author(s)
      佐藤摩弥、松谷巌, 他5名
    • Organizer
      秋季第71回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      長崎大学、長崎県
    • Year and Date
      2010-09-15
  • [Presentation] 局所回転角度と層間変位の同時計測を可能にする非接触式センサの検討2010

    • Author(s)
      松谷巌, 他15名
    • Organizer
      電気学会 基礎・材料・共通部門大会
    • Place of Presentation
      琉球大学、沖縄県
    • Year and Date
      2010-09-13
  • [Presentation] 非接触型センサを用いた建物の層間変位計測システム その1 システムの概要2010

    • Author(s)
      高橋元一、松谷巌, 他5名
    • Organizer
      日本建築学会大会、構造II
    • Place of Presentation
      富山大学、富山県
    • Year and Date
      2010-09-11
  • [Presentation] 非接触型センサを用いた建物の層間変位計測システム その2 PSD層間変位センサの基本特性2010

    • Author(s)
      松谷巌, 他5名
    • Organizer
      日本建築学会大会、構造II
    • Place of Presentation
      富山大学、富山県
    • Year and Date
      2010-09-11
  • [Presentation] 非接触型センサを用いた建物の層間変位計測システム その3 フォトトランジスタアレイを用いた層間変位センサの基本特性2010

    • Author(s)
      金川清、松谷巌, 他5名
    • Organizer
      日本建築学会大会、構造II
    • Place of Presentation
      富山大学、富山県
    • Year and Date
      2010-09-11
  • [Presentation] 非接触型センサを用いた建物の層間変位計測システム その4 実建物の起振機加振試験による計測特性の検討2010

    • Author(s)
      畑田朋彦、松谷巌, 他5名
    • Organizer
      日本建築学会大会、構造II
    • Place of Presentation
      富山大学、富山県
    • Year and Date
      2010-09-11
  • [Presentation] An Experimental Study on Relative Displacement Direct Sensing in Real-Time using Phototransistor Array for Building Structures2010

    • Author(s)
      金川清、松谷巌, 他8名
    • Organizer
      The Fifth World Conference on Structural Control and Monitoring (5WCSCM)
    • Place of Presentation
      京王プラザホテル、東京都新宿区
    • Year and Date
      2010-07-13
  • [Presentation] Measurement of Actual Building Motions on Forced Vibration Test by Noncontact-Type Relative Story Displacement Sensors2010

    • Author(s)
      畑田朋彦、松谷巌, 他6名
    • Organizer
      The Fifth World Conference on Structural Control and Monitoring (5WCSCM)
    • Place of Presentation
      京王プラザホテル、東京都新宿区
    • Year and Date
      2010-07-13
  • [Presentation] An Optical Lateral-Displacement Sensor for Measuring the Inter-Story of a Building2010

    • Author(s)
      松谷巌, 他9名
    • Organizer
      The Fifth World Conference on Structural Control and Monitoring (5WCSCM)
    • Place of Presentation
      京王プラザホテル、東京都新宿区
    • Year and Date
      2010-07-12
  • [Remarks]

    • URL

      www.tanii.nano.waseda.ac.jp

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 特許2010

    • Inventor(s)
      松谷巌, 他12名
    • Industrial Property Rights Holder
      早稲田大学、鹿島建設(株)
    • Industrial Property Number
      特願2010-101740年
    • Filing Date
      2010-04-27

URL: 

Published: 2012-07-19  

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