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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Application of Metabolism Structure to be able to Upgrade Structural Performance under Service Continuity

Research Project

Project/Area Number 21H04574
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

高橋 良和  京都大学, 工学研究科, 教授 (10283623)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 秋山 充良  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (00302191)
聲高 裕治  京都大学, 工学研究科, 教授 (80343234)
北根 安雄  京都大学, 工学研究科, 准教授 (10444415)
山本 貴士  京都大学, 経営管理研究部, 教授 (70335199)
石川 敏之  関西大学, 環境都市工学部, 教授 (00423202)
倉田 真宏  京都大学, 防災研究所, 准教授 (70624592)
植村 佳大  京都大学, 工学研究科, 助教 (80882133)
Project Period (FY) 2021-04-05 – 2025-03-31
Keywordsメタボリズム / 柱 / コンクリート構造 / 鋼構造 / 耐震 / ハイブリッドシミュレーション
Outline of Annual Research Achievements

地震後復旧時に残留変位がゼロに戻る復旧時セルフセンタリング機能を実現させることを目的として,メタボリズム柱構造の永続部の構造について2種類検討した。
まず鋼製橋脚を対象に,鋼管拘束コンクリートヒンジを用いた構造を検討した。直径が異なる2種類の永続部を有する実験供試体を製作し,正負交番載荷実験および軸力支持下での可換部取替え実験を実施し,その性能を検討した。その結果,提案構造では,永続部の存在により可換部座屈後の柱の軸沈下が抑制されることで,座屈発生後においても可換部が引張力を発揮することが可能となり,柱の荷重低下抑制につながることがわかった.また,塑性化した可換部を撤去していく中で,鋼管拘束コンクリートヒンジによる復旧時セルフセンタリング機能が発揮されることを確認した。
この鋼管拘束コンクリートヒンジは,大断面の面接触によるセルフセンタリング機能を期待するものであるが,道路橋などのRC橋脚は一般に大断面であるため,コンクリートヒンジも大きな断面が必要となり,構造として非効率となる課題がある。そこで,大断面RC柱への復旧時セルフセンタリング機能の付与を可能とする,4本の鋼管拘束コンクリートヒンジからなるラーメン構造による立体フレームコアを開発した。この立体フレームコアを永続部に,RC部材を可換部に用いたメタボリズムRC柱構造に対する正負交番載荷実験及び可換部撤去実験を行った結果,復旧時にセルフセンタリング機能を発揮する理想的な挙動を示すことが確認された。
さらに,大型実験模型を用いた構造システムの地震時性能を検証するための実時間ハイブリッドシミュレーション法の検討を行った。研究代表者らが開発したOpenFrescoを拡張し,リアルタイムシミュレータおよび試験機制御装置をリフレクティブメモリにより高速に通信できる環境を整備し,その通信プロトコルを設計した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

メタボリズムを実現するためのコア技術である永続部に関し,復旧時セルフセンタリング機能を有する実用的な構造を提案することができ,永続部に関する検討はほぼ完了したと考える。また,実時間ハイブリッドシミュレーションを実施するための実験機器等の整備も完了した。一方,当初実施予定であった,交換を可能とするための接合方法に関する検討を実施していないが,これは文献調査から,英国鋼構造協会における鋼材リユース研究が参考となることが明らかとなったため,優先順位を下げたためである。

Strategy for Future Research Activity

メタボリズムを実現するための永続部の検討はほぼ完了したことから,可換部の接続部について,英国鋼構造協会における鋼材リユース研究を参考として,具体的な検討を行う。 特にDesign of Disassemblyの思想による解体を容易にするための接合技術を検討し,構造性能の可換性,メタボリズム性能のための指標の提案を試みる。

  • Research Products

    (16 results)

All 2023 2022 Other

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 8 results) Presentation (6 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Shear behavior of reinforced concrete beams repaired using a hybrid scheme with stainless steel rebars and CFRP sheets2023

    • Author(s)
      Hasan Md Abul、Akiyama Mitsuyoshi、Kojima Keisuke、Izumi Naoki
    • Journal Title

      Construction and Building Materials

      Volume: 363 Pages: 129817~129817

    • DOI

      10.1016/j.conbuildmat.2022.129817

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A novel combined experimental-machine learning approach to estimate the probabilistic capacity of RC beams with spatially correlated rebar corrosion in transverse and longitudinal directions2023

    • Author(s)
      Srivaranun Supasit、Akiyama Mitsuyoshi、Yamada Taiki、Frangopol Dan M.、Xin Jiyu
    • Journal Title

      Engineering Structures

      Volume: 279 Pages: 115588~115588

    • DOI

      10.1016/j.engstruct.2023.115588

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] プレストレストコンクリート舗装のたわみに関する解析的検証2023

    • Author(s)
      岡本 信也, 齋藤 佑太, 山本 貴士, 前川 敬彦
    • Journal Title

      土木学会論文集E1

      Volume: 78 Pages: I_84~I_91

    • DOI

      10.2208/jscejpe.78.2_I_84

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 添接部に当て板した継手の分担軸力の評価2023

    • Author(s)
      竹内 太一、水谷 壮志、石川 敏之
    • Journal Title

      構造工学論文集 A

      Volume: 69A Pages: 500~508

    • DOI

      10.11532/structcivil.69A.500

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 復旧時セルフセンタリング機構を有するメタボリズム柱構造の解析的検討2022

    • Author(s)
      白井 洵, 植村 佳大, 高橋 良和
    • Journal Title

      土木学会論文集A1

      Volume: 78 Pages: I_523~I_536

    • DOI

      10.2208/jscejseee.78.4_i_523

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 軸力支持下で耐震性能の改変が可能な鋼製メタボリズム柱構造の開発2022

    • Author(s)
      植村 佳大, 前田 紘人, 高橋 良和
    • Journal Title

      土木学会論文集A1

      Volume: 78 Pages: I_294~I_306

    • DOI

      10.2208/jscejseee.78.4_i_294

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 実橋PC上部構造の載荷試験による破壊過程の考察と上部構造全体評価のための簡易解析手法の構築2022

    • Author(s)
      吉田 英二, 大島 義信, 北野 勇一, 石田 雅博, 山本 貴士, 高橋 良和
    • Journal Title

      土木学会論文集E2

      Volume: 78 Pages: 244~263

    • DOI

      10.2208/jscejmcs.78.4_244

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 腐食環境下で機能維持可能なメタボリズムRC柱構造の開発2022

    • Author(s)
      上田 知弥, 植村 佳大, 高橋 良和
    • Journal Title

      土木学会論文集A1

      Volume: 78 Pages: I_551~I_564

    • DOI

      10.2208/jscejseee.78.4_i_551

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fatigue damage in thick GFRP laminate through the vibration-based bending fatigue experiment2022

    • Author(s)
      Sato A.、Kitane Y.、Goi Y.、Sugiura K.
    • Journal Title

      Proc. The Eighth International Conference on Structural Engineering, Mechanics and Computation

      Volume: 1 Pages: 601~606

    • DOI

      10.1201/9781003348443-99

  • [Presentation] リアルタイムハイブリッドシミュレーションにおける加振機制御と治具慣性力の影響2022

    • Author(s)
      三善 佑斗, 植村 佳大, 高橋 良和
    • Organizer
      令和4年度土木学会全国大会第77回年次学術講演会
  • [Presentation] 柱基部の断面構造が異なる中空断面RC橋脚の正負交番載荷実験2022

    • Author(s)
      門谷 晃太, 植村 佳大, 高橋 良和
    • Organizer
      2022年度土木学会関西支部年次学術講演会
  • [Presentation] 拡張有限要素法による中空断面RC橋脚の変形解析2022

    • Author(s)
      笠原 然, 植村 佳大, 高橋 良和
    • Organizer
      2022年度土木学会関西支部年次学術講演会
  • [Presentation] 三条大橋の歴史的価値及び災害時性能を踏まえた構造デザイン的\提案2022

    • Author(s)
      高橋 良和、森 章太郎、米山 望
    • Organizer
      令和4年度土木学会全国大会第77回年次学術講演会
  • [Presentation] 地震後の 2 層式 RC ラーメン高架橋の列車走行性に関する基礎的検討2022

    • Author(s)
      畠山 琴羽、植村 佳大、高橋 良和
    • Organizer
      令和4年度土木学会全国大会第77回年次学術講演会
  • [Presentation] リアルタイムハイブリッドシミュレーションにおける解析負荷の増加が試験精度に及ぼす影響2022

    • Author(s)
      津田葉涼太,上田知弥,植村佳大,高橋良和
    • Organizer
      日本地震工学会第17回年次大会
  • [Remarks] 京都大学工学研究科社会基盤工学専攻構造ダイナミクス分野

    • URL

      dynamics.kuciv.kyoto-u.ac.jp

URL: 

Published: 2023-12-25  

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