2023 Fiscal Year Research-status Report
送電施設の損傷・修繕シミュレーションによる損傷要因に応じた効率的修繕方法の体系化
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22K04279
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
山川 優樹 東北大学, 工学研究科, 教授 (80324010)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 送電鉄塔 / 電力インフラ / 耐災害性 / レジリエンス性 / 構造物の健全性評価 / 損傷・修繕シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，災害後の電力供給の迅速復旧に資する送電鉄塔の損傷点検・修繕に関する基盤技術を高度化することである．
本年度は，設計想定を超える過大な外的作用時の送電鉄塔の耐荷力喪失程度の評価および損傷機構の解明に取り組んだ．具体的には，各季節において特徴的な強風や着氷雪などを想定した季節荷重が作用した場合，および地震時の地盤変状等に起因する脚部不同変位（基礎不同変位）が発生した場合の2種類の外的作用を設定して，それぞれについて耐荷性能と損傷挙動を評価した（損傷解析）．
また，損傷状態にある鉄塔の健全性保持程度の定量評価を行った．損傷状態に至った鉄塔について再載荷解析を行い，損傷後耐荷力を指標として，損傷による耐荷力低下程度を定量評価した．その結果，外的作用要因によって鉄塔にみられる部材損傷の発生様態に顕著な違いがみられるとともに，季節荷重の違いや脚部不同変位の方向や変位量によって耐荷力低下程度に顕著な違いを確認するとともに，外的作用要因による鉄塔の健全性喪失挙動の特徴を把握できた．
つづいて，損傷した鉄塔について部材交換や脚部不同変位の除去を模擬した修繕シミュレーション解析を行い，修繕効果，すなわち耐荷力回復程度を定量評価した．その結果，修繕後の耐荷力回復程度は修繕方法に大きく依存することが確認された．このことは，損傷要因や損傷状態に応じて適切な修繕方法の選択が重要であることを示唆している．
この結果を踏まえて，次年度は効果的な修繕を実現するための修繕方法選択指針の提示へ向けて系統的な検討を行うことを考えている．これにより，損傷状態に基づいて鉄塔の健全性保持程度を客観的に評価可能とし，災害後の点検業務に適用しうる健全性判定指針を構築するとともに，損傷形態に応じた効率的な修繕方法を体系化し，修繕後の回復性能を定量保証した修繕を実現するための修繕方法策定指針の提案を目指す．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
各種の季節荷重や脚部不同変位の発生を想定した損傷解析と，部材交換や脚部不同変位の除去を模擬した修繕解析により，送電鉄塔の損傷機構や修繕効果について検討でき，効果的な修繕を実現するための修繕方法選択指針の提示へ向けた知見を得ることができた．このことから，当初の計画以上に進展していると判断している．
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| Strategy for Future Research Activity |
脚部不同変位については，単一の脚部に限定的な方向の不同変位を想定した検討に留まっている．複数の脚部に異方向の不同変位が生じた場合の検討がこれから必要である．
修繕解析においては，特定の損傷レベルにある鉄塔に対して所定本数の損傷部材を交換する修繕を想定した検討に留まっている．損傷レベル，部材交換の本数，耐荷力回復程度との関連を明らかにすることは，効率的な修繕方法の判断，ならびに修繕後の回復性能を定量保証した修繕を実現するために重要と考えている．
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| Causes of Carryover |
当初の研究計画では，初年度に数値計算用設備を新規に導入予定であったが，現有設備を効率的に活用することにより本年度の研究に必要な数値計算を支障なく実施できた．研究打ち合わせや情報収集等で支出を予定していた旅費は，一部をオンラインで代替できたため支出額が低減できた．また，当初予定していた研究補助の謝金は，本年度は支出することなく研究遂行が可能であった．
一方，研究期間の最終年度である次年度は，研究成果取りまとめに要する研究補助謝金や，論文投稿や学会発表での研究成果発表に要する費用の支出が見込まれている．
次年度使用額が生じた理由と使用計画は上記の通りである．
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