2013 Fiscal Year Research-status Report
鉄筋コンクリート面部材を対象とした構造ヘルスモニタリング技術の開発
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25420602
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Central Research Institute of Electric Power Industry |
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Principal Investigator |
金澤 健司 一般財団法人電力中央研究所, 地球工学研究所, 上席研究員 (00371435)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 建築構造・材料 / モニタリング / 保全技術 / 固有振動数 / 鉄筋コンクリート構造 / 構造ヘルスモニタリング / 合成梁 / 床スラブ |
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| Research Abstract |
地震後における建築物の継続使用性を判断するための技術として、固有振動数や剛性を評価指標とする構造ヘルスモニタリングの早期実用化が望まれている。その実用化に至る最大の課題として、「建築物の継続使用性の可否を判断するための評価指標の閾値をどのように設定するのか」という問題がある。本研究では、これらの課題を解決するため、建築物の剛性低下のメカニズムにおいて従来は考慮されてこなかった床スラブに着目して、コンクリート面部材の荷重経験と剛性低下の関係を実験的に評価することを試みる。
平成25年度は初年度として、「(A)床スラブ構造力学実験」、「(B)耐震壁構造力学実験」、「(C)E-ディフェンス鉄骨建物試験体の予測シミュレーション」および「(D)10階SRC建物の予測シミュレーション」の4項目から構成される研究工程を立案し、研究課題(A)に着手した。主な研究成果は以下のようにまとめられる。(1)床スラブ付き鉄骨梁（合成梁）を対象として多段階損傷に伴う固有振動数の低下度合いを評価しうる実験手法を提案した。(2)提案手法を具体化した載荷治具および試験体を用いて、合成梁の載荷試験を実施した。荷重実験条件は一様曲げモーメント分布とし、曲げ降伏に至るまでの範囲で三段階に分けて荷重を付与した。その結果、損傷段階に応じた試験体の固有振動数の低下が精度良く評価できることを確認した。(3)床スラブの構造ヘルスモニタリング技術のひとつとして、日照による建屋ひずみを長期的にモニタリングする方法が考えられる。上記(2)において、載荷三段階の合間にスラブ片側辺にヒータを設置することにより、日照による床スラブの伸縮を模擬した実験を行った。その結果、床スラブの損傷度の進展に伴って温度差×ひずみ差の傾きが低下する傾向を捉えた。さらに、この現象が筆者らが提案した温度応力ひずみモデルで定性的に説明できることを確認した。
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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
平成25年度は、本研究で設定した4つの研究内容、「(A)床スラブ構造力学実験」、「(B)耐震壁構造力学実験」、「(C)E-ディフェンス鉄骨建物試験体の予測シミュレーション」および「(D)10階SRC建物の予測シミュレーション」のうち、研究課題(A)に着手した。研究課題（A)の内容の中でも、床スラブの試験計画を立案するとともに、合成梁を対象とした損傷と固有振動数あるいは剛性の関係を実験的に確認する方法を提案できた。また、その提案方法を具体化した試験装置や試験体を設計・製作し、試験体1体の予備試験を通して提案する実験法の妥当性を検証した。以上のように、本研究の初年度に目標とした提案する実験法の妥当性確認にまで至ったため、おおむね順調であると判断される。なお、平成25年4月の交付申請書の提出時には、全ての試験体を平成25年度中に製造するように計画したが、保管場所の都合がつかないため、平成26年度以降に試験体を追加して製作するように変更した。この変更による研究計画全体の遅延は発生しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度には、研究課題（A)の床スラブ構造力学実験を重点的に実施し、床スラブ付き鉄骨梁（合成梁）の荷重経験と剛性低下の相関性を実験的に把握することを試みる。また、この実験結果を反映した建物モデルの有限要素解析に組み込む方法について検討する。
これらの研究と並行して、第二の研究課題である「(B)耐震壁構造力学実験」の目的と意義を再確認した上で、研究への取り組み方法を検討する。
平成27年度には、後半の研究課題「(C)E-ディフェンス鉄骨建物試験体の予測シミュレーション」および「(D)10階SRC建物の予測シミュレーション」に着手する。これらの課題は、既往の振動台実験あるいは地震観測で対象とされた実構造物の数値シミュレーションを試みるものであり、まずは、有限要素解析モデルを策定する。その後、研究課題（A)で得られた試験データを組み込んだ建物剛性予測シミュレーションを実施し、本研究で提案する構造ヘルスモニタリングの閾値設定法の開発を目指す。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初見込みでは本研究で使用する鉄筋コンクリート床スラブ、鉄骨梁、鋼製金具、載荷用品などの実験用品全数を平成25年度に製造・購入する予定であった。しかし、それら全数の保管場所が確保できなかったため、実験用品を平成26年度あるいは平成27年度に振り分けて、製造・購入することとした。
実験に使用する試験体や試験用品の購入費用とする。
(1)消耗品、鉄筋コンクリート模型材料．(2)消耗品、鋼製金具・載荷用品．(3)人件費・謝金、模型製造に係る技術指導．
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Research Products
(2 results)
