2014 Fiscal Year Research-status Report
建築物の耐衝撃設計における人的被害低減と構造安定性維持のためのアプローチ
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26420552
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
向井 洋一 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70252616)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
濱本 卓司 東京都市大学, 工学部, 教授 (10228546)
西田 明美 独立行政法人日本原子力研究開発機構, その他部局等, 研究員 (40228185)
中村 尚弘 株式会社竹中工務店 技術研究所, その他部局等, 研究員 (50416640)
櫛部 淳道 株式会社竹中工務店 技術研究所, その他部局等, 研究員 (00416603)
崎野 良比呂 近畿大学, 工学部, 准教授 (80273712)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 衝撃荷重 / 非構造材 / 構造安定性 / 耐衝撃設計 / モーションキャプチャ / 可視化 / 進行性崩壊 / 高速ビデオカメラ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、耐衝撃性能評価法と設計法のメインフレームを補完するために、「非構造材の性能評価と被害低減」、「建物の構造安定性の評価による進行性崩壊のリスク低減」に関連づけられるバックデータの収集を目的とする。具体的な研究計画として、(1)衝撃作用による「ガラスなどの非構造材の破壊状況」の可視化手法の検討、(2)局所的な破壊が「進行性の崩壊に連鎖するメカニズム」の可視化手法の検討に着手する。初年度には、(1)について、破壊を生じた物体の破片の飛散を想定し、その飛散片の運動を高速カメラで追尾できる計測システムの構成とその精度の検証、(2)について、通常のビデオカメラで撮影された建築物の動的な挙動から、建物各部の運動状態を追尾できる計測システムの構成とその精度の検証を実施した。
(1)に関しては、先ず、衝撃作用を受けて台上より飛び出し落下する物体の運動の高速カメラによるモーションキャプチャと、変位計・加速度計により実測した計測データとの比較を行った。続いて、積層したブロック状の試験体に衝撃作用を与え、ブロックピースが分散しながら飛び出し落下する様子のモーションキャプチャによる推定変位と実際の変位との整合を確認した。この項目(1)については、次年度に予定する実際のガラス材の破壊を扱うモーションキャプチャ実験に備えた予備検証を概ね完了することができた。
一方、(2)に関しては、実大試験体の振動台実験の画像を利用して、その際にセンサーで直接計測された運動のデータとモーションキャプチャにより再現した運動の推定値との誤差評価を行うとともに、精度向上のための手法について検討した。この項目(2)については、画像のひずみや画面内での運動範囲の画素量などで、対象の運動追尾精度にばらつきが出ることが確認されたため、精度向上のための改善策について、次年度にさらに検証を進めていく必要がある。
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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
「ガラスなどの非構造材の破壊状況」の可視化に関する初年度計画では、一体の物体が、破壊によって多数の破片として飛散する際の飛散片の運動を追尾する計測システムの準備と、その計測結果に関する精度検証を想定していた。この部分の研究に関しては概ね計画していた研究実施内容を達成できたと評価できる。なお、次年度に向けて、当初は実際のガラスの飛散状況の実験映像を借用して、この追尾システムの予備検証を行うことが可能かを検討したが、ガラスの性能試験の映像は、実施者に帰属するため、本研究用に借用しても、その研究成果の公表に制約を受ける可能性があることが懸念されたため、ガラスの破壊試験のための画像借用は行わないものとした。
一方、「局所的な破壊が進行性の崩壊に連鎖するメカニズム」の可視化のためには、建物が崩壊挙動を起こす様子を捕らえた通常のビデオカメラ映像からのモーションキャプチャを想定していたが、解像度の荒い継続時間も短い映像に対して、マーカを設定するため、運動の再現精度確保の問題が懸念された。そこで、まず実大振動台実験での固定カメラによる映像を用い、モーションキャプチャによる運動追尾の精度評価を研究のスタートとした。しかしながら、対象物やキャプチャ対象個所の変位量に応じて追尾精度が大きく変わるるために、その精度向上の問題が大きな課題となった。この通常のカメラで捕らえられた映像からの運動再現に関して明らかになった問題検討については、次年度に持ち越しとなるため、この部分に関する研究計画の達成状況はやや低く評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
ガラスの破壊状況のモーションキャプチャについては、既存の実験映像を借用した予備検証は断念しているので、今後は、本研究課題の中で、課題担当者サイドで実施した課題担当者サイドに帰属する実験映像を作成することを念頭に研究を進めていく予定である。そこで、次年度においては、まず実験の実施場所の検討や実験の手法についての検討を早期に実施し、ガラスの飛散状況の映像の確保のための実験実施を最優先の取組とし、引き続き飛散物のモーションキャプチャによる運動追尾精度の検証に十分な研究時間を確保できるようにする。
通常カメラによる構造物の通動や崩壊映像から、構造物各部の運動を追尾することに関しては、用いる映像の選定とともに、用いた映像の状態と追尾精度との関係を明らかにしていくことに研究の注力をシフトする。今回、E-defenseにおける実大構造物試験体の運動の再現を試みたが、次年度は、構造物のサイズをスケールダウンした試験体を用いた小型振動台実験の映像による検証実験を検討する。映像の撮影方法や撮影角度などを変えて同じ条件での繰り返し再現撮影できる実験条件のもとで、モーションキャプチャ再現精度の向上に関する課題検証を中心に研究を推めていく。
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| Causes of Carryover |
研究分担者に配分した分配金の一部が余ったが、当初の見積額と実際の執行時との単価変動により通常生じうる範囲のごくわずかの残余金である。また、今年度の研究計画で必要とする使用は、既に計画どおりに全て執行できており、わずかの額とはいえど、残余金で今年度の研究で使用しない物品等の購入を行うことは適切でないため、翌年度に使用することが妥当と判断した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の助成金と合わせて適切に使用するが、金額が非常にわずかであるので、助成金全体に関する当初の使用計画に変更と影響は生じない。なお、今年度の当初の仕様費目として想定されていた物品費にかかる費目について次年度の使用を計画する。
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