Development of a Substructure Pseudo Dynamic Test Regardless of Building Member Shape and Structure Type

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K04336
• Research Institution: Akita Prefectural University
• Principal Investigator: 櫻井 真人 秋田県立大学, システム科学技術学部, 助教 (60710184)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 菅野 秀人 秋田県立大学, システム科学技術学部, 教授 (20336449) ; 西田 哲也 秋田県立大学, システム科学技術学部, 教授 (40315627)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 鉄筋コンクリート造部材 / オンライン仮動的実験 / FEM

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，サブストラクチャ部の数値計算モデルにFEMソルバを用いたサブストラクチャ仮動的実験法に対し，当該応答結果と真の応答や従前手法との対応精度を検証する。RC架構を並列1自由度系に置換し，性能検証したい部材を構造実験試験体，その他の部位をFEMモデルとしてサブストラクチャ化することで振動モデルを構築する。実験では振動モデルの応答計算モジュール，FEMモデルの数値計算モジュールとジャッキ制御モジュールとの同期を確立し仮動的実験を実施する計画である。本年度は当該手法の導入前段階として数値計算用FEMモデル化手法の検討を行った。並列1自由度系の振動モデルによる仮動的実験で使用した曲げ降伏型鉄筋コンクリート造柱試験体に対し，申請者の既往研究で構築したFEMモデル化手法に基づいて3次元FEM解析モデルを作成した。続いて当該モデルに対し実験時の各ステップ変位を強制変位として入力したシミュレーション解析を実施した。その結果，実験時に各ステップで実験時に得られた復元力と解析モデルにおけるせん断力計算値は概ね良い対応を示した。このことから仮動的実験内において，これまでのTAKEDAモデルなどに代表されるRC部材の復元力モデルを用いるよりもFEM解析結果を代替することで振動系全体の応答値をより実現象に近づけることができる可能性が示唆された。今後はFEM解析ソルバと仮動的実験の載荷システムとの連動モジュールの開発ならびに試験体の設計について検討を行っていく。

Current Status of Research Progress

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

Reason

曲げ降伏型鉄筋コンクリート造柱試験体に対し，申請者の既往研究で構築したFEMモデル化手法に基づいて3次元FEM解析モデルを作成した。当該モデルのシミュレーション解析は高い精度で実験結果を再現できたことで，想定通り提案している実験システムの要素として採用できる見込みとなった。その一方で，FEM解析ソルバと仮動的実験の載荷システムとの連動モジュールの開発では，実験時にトラブルが生じないようアプリケーションとしての高い信頼性が求められることから，なるべく前倒しで開発を進めている状況である。

Strategy for Future Research Activity

提案実験手法の実現のためには既往の仮動的実験手法で用いられるコンピュータ－試験機オンラインシステムに，応答計算モジュールから応答変位情報を受信し，FEMモデルの増分解析を実行し，せん断力計算値を応答計算モジュールにフィードバックする数値計算モジュールを開発する必要がある。モジュールに用いるソルバには市販ソフトウェアを使用することを計画している。この数値計算モジュールをはじめ，実験に用いる他モジュールと同期・通信が安定して行えるよう実験制御プログラムの開発を引き続き進めていく。その後，実際にオンライン仮動的実験を実施し，提案実験手法による応答性状と既往実験手法の応答性状の比較により応答再現精度の検証を行っていく。

Causes of Carryover

本研究は第2年度または第3年度に実試験体の部材構造実験を実施予定であるが，現状の配分額では試験体制作費用の都合上，第1年度の金額も実試験体の制作に充てる必要があったためである。