2021 Fiscal Year Research-status Report
地震後残留変形低減機構を有する構造物の地震時挙動と設計法構築
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21K14291
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
小松 真吾 島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 助教 (60845618)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | セルフセンタリング / 残留変形低減 / 時刻歴応答解析 / 最大変形 / ひずみエネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
セルフセンタリング構造物は，その荷重変形関係が原点を指向するよう工夫した部材や接合部を組み込むことにより，大地震後の建物残留変形をほぼ0とできる大きな特徴を有している．本研究は，重要であるにも関わらず既往研究で言及されていないセルフセンタリング構造物の地震応答性状を，精緻な時刻歴応答解析結果や力学モデルを用いた考察から解明する．その結果に基づいて，セルフセンタリング建物の地震最大応答を，入力地震波の特性と構造物の動力学特性を用いて予測する応答評価法を構築することを目的とする．
2021年度の研究実績を述べる．まず，セルフセンタリング構造を1質点建物で表し，建物固有周期，降伏耐力比，立ち上がり耐力比，二次剛性比，入力地震波を変数として時刻歴応答解析を実施した．比較対象は一般的な鋼構造物を表すバイリニア型復元力特性を有するモデルである．主要な研究知見を以下にまとめる．
(1)セルフセンタリング構造の最大変位応答がバイリニア構造のそれとほぼ等しくなる理由を明らかにした．また，地震継続時間が長く二次剛性比が低い場合にこれが成立しなくなることを示した．
(2)上述の最大変位応答の相違にも関わらず，セルフセンタリング構造のひずみエネルギー消費量はバイリニア構造のおよそ90%とほぼ等しくなること，ならびにその理由を解明した．
(3)セルフセンタリング構造はバイリニア構造と比べひずみエネルギー消費が少ない分，減衰エネルギーがそれを補うことを示した．また，この要因を動力学モデルから証明した．
(4)立ち上がり耐力比を大きくすると，最大変位応答が顕著に増加すること，ひずみエネルギーの減少と減衰エネルギーの増加が相反的に起こることを示した．これらの現象は上記(3)の理由により統一的に解釈できることを明らかにした．
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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
現在までに，1質点建物モデルでの時刻歴応答解析からセルフセンタリング構造の応答傾向を示し，詳細な考察や動力学理論に基づいてその根拠を明らかにしている．このように，概ね当初の計画通り研究を実施できており，おおむね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度はセルフセンタリング建物の動的構造特性（固有周期，減衰定数，降伏耐力，立ち上がり耐力，二次剛性比）と入力地震波の特性（周波数特性と地震継続時間）を与条件として，時刻歴応答解析を介さずに地震時の最大応答を予測する1質点建物の場合の簡易応答評価法を構築する．具体的には以下のように研究を推進する．
まず，既に実施した1質点建物モデルの時刻歴応答解析結果に等価線形時刻歴解析を適用して，各サイクルでの等価剛性と等価粘性減衰定数の適切な設定によりセルフセンタリング構造に等価線形化手法を適用できることを示す．次いで，セルフセンタリング構造の最大変位の応答傾向が地震継続時間に依存することを加味して，等価粘性減衰定数の評価法を作成する．さらに，最大変位応答と累積ひずみエネルギー消費量の関係を対応付け変位応答だけでなく累積損傷の予測法まで展開する．
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| Causes of Carryover |
購入予定であったディスプレイを既存のもので代用したため次年度使用額が生じた．解析環境を更に充実させるための消耗品に充てることで過不足なく予算を執行する計画である．
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Research Products
(1 results)
