2023 Fiscal Year Annual Research Report
高齢化する防災構造物の安全性評価に関する高信頼性・超高速計算システムの構築
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23H01655
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
栗橋 祐介 金沢大学, 地球社会基盤学系, 教授 (30414189)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
別府 万寿博 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 教授 (90532797)
玉井 宏樹 九州大学, 工学研究院, 准教授 (20509632)
小林 俊一 金沢大学, 地球社会基盤学系, 准教授 (10243065)
藤生 慎 金沢大学, 融合科学系, 准教授 (90708124)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2027-03-31
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| Keywords | 防災構造物 / 安全性評価 / 高信頼性・超高速計算システム / 教師データ / 予測モデル / 維持管理 / 衝撃実験 / 衝撃応答解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
衝突作用を受ける RC はりを対象に，国内外の 200 ケース程度の実験結果を収集し，RC はりの諸元や載荷条件を一覧にした．また，コンクリート標準示方書に基づいて，曲げ耐力，せん断耐力，主鉄筋降伏時変位などを算定して一覧表に加えた．これらのデータセットを教師データとして，７つの予測モデルを用いて最大応答変位を求めた．また，８つの説明変数（重錘質量，衝突速度，断面高さ，断面幅，スパン，主鉄筋総断面積，コンクリート圧縮強度，鉄筋降伏強度）を用いる場合と，３つ説明変数（RC はりの曲げ耐力，降伏変位，重錘の入力エネルギー）に集約する場合についても検討した．その結果，３つの説明変数を用いる場合が８つの場合よりも全般的に推定精度が高いことが明らかになった．また，予測モデルとして「勾配ブースティング決定木 (GBDT)」を用いる場合が，説明変数の数によらず高い推定精度を示した．
実験による検討としては，曲げ破壊型 RC はりの重錘落下衝撃実験を実施し，重錘衝突部に発泡材を設置した場合における RC はりの衝撃応答メカニズムを解明するとともに，最大変位推定法を確立した．また，同様にせん断破壊型 RC はりの重錘落下衝撃実験も実施し，重錘衝突部に発泡材を設置した場合における RC はりのせん断破壊推定法を提案した．
数値解析による検討としては，曲げ破壊型 RC はりを対象にコンクリート構成則モデルが数値解析結果に及ぼす影響について検討した．前述の国内外の 200 ケース程度の実験結果を対象に検討した結果，連続表面キャップモデル (CSCM) が最も精度良く耐衝撃挙動を再現することを明らかにした．
これらの知見より，防災構造物の安全性評価に関する高信頼性・超高速計算システム構築のための教師データ作成・拡張を適切に推進できるものと考えられる．
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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
衝突作用を受ける RC はりを対象として，最大変位を適切に推定可能な予測モデルを明らかにするとともに，実験ならびに数値解析により，防災構造物の安全性評価に関する高信頼性・超高速計算システム構築のための教師データ作成・拡張を適切に推進可能な知見を得たため「おおむね順調に進展している」と評価した．
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| Strategy for Future Research Activity |
2024 年度以降は，引き続き RC はりを対象とした教師データ作成・拡張を推進するとともに，同様の検討を RC 版や RC ボックスカルバート・シェッドを対象に実施する．文献調査ならびに実験・数値解析を進める．また，これらの構造物に関する高信頼性・超高速計算システムを構築するために，適切なデータセットと予測モデルについて検討する．なお，RC 版や RC ボックスカルバート・シェッドについても，エネルギー保存則がある程度成立する範囲を対象に検討する．
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