2023 Fiscal Year Research-status Report
Development of an input identification based on nonlinear control for seismic waves inducing critical responses, with its experimental validation
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22K18838
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
榎田 竜太 東北大学, 災害科学国際研究所, 准教授 (20788624)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤田 皓平 京都大学, 工学研究科, 准教授 (40648713)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Keywords | 非線形制御 / NSBC / 重篤応答 / 入力波推定 / 振動台実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度では，本研究で開発した単層・３層構造物に重篤応答を実現する入力波の推定手法を，理論的に整理した．この手法は，任意層に対して重篤応答になる履歴特性を想定し，それに伴う床応答を導出し，その応答を実現する入力波を同定する．理論的考察から，１層構造物であれば運動方程式のつり合いから，その入力波を作成できることを明らかにした．また，多層構造物の場合には，任意層に履歴特性を想定するだけでは，運動方程式でのつり合いでは入力波を同定することができないことを示した．一方，多層構造物の任意層に履歴特性を想定する場合でも，非線形制御手法であるNonlinear Signal-Based Control(NSBC) によって，高精度にその応答を実現する入力波を同定できることを示した．
また，地震時の室内安全性を考慮する場合に，配置される家具・什器の転倒や衝突は可能な限り防ぐ必要がある．これに関して，家具・什器に転倒や衝突を生じせやすい床応答があり得る．これに関して，本研究では，家具・什器の力学特性を考慮しつつ，ダブルインパルス列を応用した手法によって，転倒や衝突を誘発させる床応答の特性や転倒限界を解析的に明らかにした．この内容を，日本建築学会構造系論文集において発表している．
重篤応答を実現する入力波の推定手法の実験的検討に先立ち，NSBCによって非線形構造物を積載した振動台を高性能で制御できることも示しており，その実験的検討の準備も整った．
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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
単層・３層構造物に重篤応答を実現する入力波の推定手法を構築し，その有効性を検証するための振動台実験の準備も整ったため．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，事前に想定した履歴特性に基づいて作成された入力地震動を，実際の単層・３層の非線形構造物に対して，実験的に作用させることで，想定された履歴特性の現実味を評価する．また，本研究で開発した入力波の推定手法は，対象とする構造物の数値解析モデルに依拠しているため，実際の構造物とのモデル化誤差が不可避に生じる.これに関しても，実験結果と数値解析結果を比較することによって，数値解析のモデリング方法やその影響について検討を加える．
家具・什器の転倒や衝突にかかわる床応答の検討に関しても，さらなる検討を加え，家具・什器に対する重篤応答を実現する入力波を時刻歴波形で同定できる手法を構築する．また，家具・什器の転倒や衝突に関しても実験的に検証することも視野に入れている．
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| Causes of Carryover |
研究の進捗としては，概ね順調に進んでいるが，実験検証に使用する試験装置の調整に時間を要した．そのため，今年度に予定していた実験を，最終年度の実施に変更し，その実験に掛かる費用を繰り越したことが主な理由である．
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