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津波・漂流物による外力を考慮した津波避難ビルの統合型安全性照査システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 17H02057
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 自然災害科学・防災学
研究機関筑波大学

研究代表者

磯部 大吾郎  筑波大学, システム情報系, 教授 (00262121)

研究分担者 田中 聖三  広島工業大学, 工学部, 准教授 (10439557)
浅井 光輝  九州大学, 工学研究院, 准教授 (90411230)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
15,600千円 (直接経費: 12,000千円、間接経費: 3,600千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2018年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2017年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
キーワード津波避難ビル / 衝突崩壊解析 / 津波災害 / 漂流物 / 都市解析 / 津波伝播解析 / 構造解析 / ASI-Gauss法 / VOF法 / 計算工学 / シミュレーション工学 / 構造工学・地震工学 / 津波 / 建築構造・材料
研究成果の概要

津波避難ビルは、浮力と流体力、さらには漂流物による衝突力に耐える必要があるため、各外力に対するその強度評価を可能な限り正確に実施する必要がある。そこで本申請課題では、津波とその漂流物が津波避難ビルに作用する現象を精査することを目的とし、津波避難ビルの安全性照査システムを構築し、様々な数値解析を実施した。特に津波災害の再現解析を行い、建物の損壊・転倒などを引き起こす要因について検討し、避難ビルの設計方針に関する知見を取得した。また、OpenMPによるノード内並列計算手法を導入することで、大規模計算の高速化を図り、都市全域の建物をモデル化した解析を実施した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

津波の波高・流速・流況変化に応じた流体圧力変化を詳細に再現し、同時に建物の倒壊・流失などの強非線形現象を再現可能とした点に学術的意義がある。また、社会的には既設避難ビルの安全性照査および補強計画、新設ビルの設計外力の設定や建設場所の選定などに役立つことが期待できる。さらに、津波被害の他にも、高潮による氾濫や豪雨による内水氾濫、河川堤防破堤による氾濫被害に対する街全体の安全性評価が可能となるなど、水害対策全般への大きな波及効果が期待できる。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (42件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 3件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 16件、 招待講演 3件) 図書 (4件)

  • [雑誌論文] Fluid?rigid-body interaction simulations and validations using a coupled stabilized ISPH?DEM incorporated with the energy-tracking impulse method for multiple-body contacts2021

    • 著者名/発表者名
      Asai Mitsuteru、Li Yi、Chandra Bodhinanda、Takase Shinsuke
    • 雑誌名

      Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering

      巻: 377 ページ: 113681-113681

    • DOI

      10.1016/j.cma.2021.113681

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 数値解析のサロゲートモデリングによる確率論的災害リスク評価手法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      出口翔大,浅井光輝,植木裕人,竹内友紀,川崎浩司
    • 雑誌名

      土木学会論文集A2(応用力学)特集号

      巻: Vol.76, No.2

    • NAID

      130007980148

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 物理速度と輸送速度を区別した選択型デュアル流速ISPH法を用いた混相流解析2021

    • 著者名/発表者名
      藤井孟大,浅井光輝,井元佑介
    • 雑誌名

      土木学会論文集A2(応用力学)特集号

      巻: Vol.76, No.2

    • NAID

      130007980149

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Explicit incompressible smoothed particle hydrodynamics in a multi-GPU environment for large-scale simulations2021

    • 著者名/発表者名
      Morikawa Daniel、Senadheera Harini、Asai Mitsuteru
    • 雑誌名

      Computational Particle Mechanics

      巻: 8 号: 3 ページ: 493-510

    • DOI

      10.1007/s40571-020-00347-0

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Sequential Simulations of Steel Frame Buildings Under Multi-Phase Hazardous Loads During Earthquake and Tsunami2021

    • 著者名/発表者名
      Daigoro Isobe, Seizo Tanaka
    • 雑誌名

      Frontiers in Built Environment

      巻: -

    • DOI

      10.3389/fbuil.2021.669601

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Energy-tracking impulse method for particle-discretized rigid-body simulations with frictional contact2020

    • 著者名/発表者名
      Li Yi, Mitsuteru Asai, Bodhinanda Chandra, Masaharu Isshiki,
    • 雑誌名

      Journal of Computational Particle Mechanics

      巻: 2020 号: 2 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1007/s40571-020-00326-5

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] ASI-Gauss 法による骨組み崩壊解析に基づく阿蘇大橋崩壊メカニズムの推定2020

    • 著者名/発表者名
      浅井光輝,原倖平,磯部大吾郎,田中聖三
    • 雑誌名

      構造工学論文集 A

      巻: 66A 号: 0 ページ: 59-69

    • DOI

      10.11532/structcivil.66A.59

    • NAID

      130007830323

    • ISSN
      1881-820X
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 津波避難ビルの損傷評価のための有限要素解析手法の構築2018

    • 著者名/発表者名
      田中 聖三, 磯部 大吾郎
    • 雑誌名

      日本計算工学会論文集

      巻: 2018 号: 2 ページ: 20182008-20182008

    • DOI

      10.11421/jsces.2018.20182008

    • NAID

      130006337874

    • ISSN
      1344-9443, 1347-8826
    • 年月日
      2018-02-06
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 界面捕捉法による自由表面流れ-構造連成解析手法の基礎的検討2018

    • 著者名/発表者名
      福島 寛二, 田中 聖三, 磯部 大吾郎
    • 雑誌名

      日本計算工学会論文集

      巻: 2018 号: 2 ページ: 20182004-20182004

    • DOI

      10.11421/jsces.2018.20182004

    • NAID

      130006320082

    • ISSN
      1347-8826
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Simulations of free-surface flow interacting with multiple rigid bodies using coupled ISPH-DEM incorporated with an energy-tracking impulse method2021

    • 著者名/発表者名
      Mitsuteru Asai, Yi Li
    • 学会等名
      14th World Congress in Computational Mechanics and ECCOMAS
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Non-Newtonian fluid simulation using a particle method for landslide simulations2021

    • 著者名/発表者名
      Daniel S. Morikawa, Mitsuteru Asai
    • 学会等名
      14th World Congress in Computational Mechanics and ECCOMAS
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Solving problems in structural dynamics using beam elements: From collapse behaviors of buildings to torque cancelling of robots2020

    • 著者名/発表者名
      Daigoro Isobe
    • 学会等名
      11th International Conference on Computational Methods (ICCM2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Seismic Response Analysis for the Whole City with the ASI-Gauss Code to Estimate a City Level Damage2020

    • 著者名/発表者名
      H. Ishii, M. Asai, D. Isobe and H. Otani
    • 学会等名
      3rd International Conference on Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems (COMPSAFE2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ASI-ISPH Partitioned Coupling Analysis for Fluid-Structure Interaction2020

    • 著者名/発表者名
      H. Omura, N. Mitsume, M. Asai and D. Isobe
    • 学会等名
      3rd International Conference on Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems (COMPSAFE2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Study of Local Mass Conservation in 3D Flood Simulator2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Minamite, S. Tanaka and D. Isobe
    • 学会等名
      3rd International Conference on Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems (COMPSAFE2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Probabilistic disaster risk evaluation with surrogate-modelled numerical simulations2020

    • 著者名/発表者名
      Shota Deguchi, Mitsuteru Asai, Hiroto Ueki, Yuki Takeuchi, Koji Kawasaki
    • 学会等名
      3rd International Conference on Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems (COMPSAFE2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Comparison of Spherical and Non-Spherical DEM in Reproducing Arch-Effect Characteristic of Ground Collapse Phenomenon2020

    • 著者名/発表者名
      Kumpei Tsuji, Mitsuteru Asai
    • 学会等名
      3rd International Conference on Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems (COMPSAFE2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fluid-solid multiphase analysis using a selective dual velocity ISPH method dividing into physical and transport veocity2020

    • 著者名/発表者名
      Takehiro Fujii, Mitsuteru Asai, Yusuke Imoto
    • 学会等名
      3rd International Conference on Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems (COMPSAFE2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 確率論的災害リスク評価 - サロゲートモデルのカーネル化2020

    • 著者名/発表者名
      出口翔大,浅井光輝,植木裕人,竹内友紀,川崎浩司
    • 学会等名
      土木学会第75 回年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ASI-Gauss法による都市全域の木造家屋倒壊解析手法の開発2020

    • 著者名/発表者名
      石井秀尭,浅井光輝,磯部大吾郎,大谷英之
    • 学会等名
      土木学会第75 回年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 選択型デュアル流速ISPH法を用いた固液混相流解析の精度検証2020

    • 著者名/発表者名
      藤井孟大,浅井光輝,井元佑介
    • 学会等名
      土木学会第75 回年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 数値解析のサロゲートモデリングによる確率論的災害リスク評価手法の開発2020

    • 著者名/発表者名
      出口翔大,浅井光輝,川崎浩司,竹内友紀
    • 学会等名
      第23回応用力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ASI-Gauss法による都市全域の木造家屋倒壊解析手法の開発2020

    • 著者名/発表者名
      石井秀尭,浅井光輝,磯部大吾郎,大谷英之
    • 学会等名
      第23回応用力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] SPH-DEM連成による地盤陥没現象の再現解析における球形・非球形DEMの比較2020

    • 著者名/発表者名
      辻勲平,浅井光輝
    • 学会等名
      第23回応用力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Damage Estimation of a Steel-Framed Building under Tsunami and Debris Flow2019

    • 著者名/発表者名
      D. Isobe and S. Tanaka
    • 学会等名
      the 7th Asia-Pacific Congress on Computational Mechanics (APCOM2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Wooden Houses Collapse Simulation during Earthquake and Tsunami at a City Level base on the ASI-Gauss Finite Element Method2019

    • 著者名/発表者名
      K. Hara, M. Asai, D. Isobe and S. Tanaka
    • 学会等名
      the 7th Asia-Pacific Congress on Computational Mechanics (APCOM2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Collapse Analysis of a Steel Frame Building under Tsunami Flow2018

    • 著者名/発表者名
      Daigoro Isobe and Seizo Tanaka
    • 学会等名
      7th International Conference on Protection of Structures against Hazards (PSH2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Discontinuous Galerkin method for advection equation of interface capturing method2018

    • 著者名/発表者名
      Seizo Tanaka
    • 学会等名
      13th World Congress on Computational Mechanics (WCCM XIII)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Verification on collapse process of Aso bridge during the 2016 Kumamoto earthquakes by ASI-Gauss method2018

    • 著者名/発表者名
      Kohei Hara, Mitsuteru Asai, Daigoro Isobe
    • 学会等名
      7th International Conference on Protection of Structures against Hazards (PSH2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Verification on collapse process of Aso Bridge during the 2016 Kumamoto earthquake by ASI-Gauss method2018

    • 著者名/発表者名
      Kohei Hara and Mitsuteru Asai
    • 学会等名
      The Third CICHE-JSCE Joint Workshop in 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 界面捕捉法に基づく自由表面流れ解析のためのAdaptive Discontinuous Galerkin法2018

    • 著者名/発表者名
      田中聖三
    • 学会等名
      第23回計算工学講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ASI-Gauss法による阿蘇大橋崩落プロセスの検証2018

    • 著者名/発表者名
      原倖平,浅井光輝,田中聖三,磯部大吾郎
    • 学会等名
      第21回応用力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ASI-Gauss法による阿蘇大橋崩落プロセスの検証2018

    • 著者名/発表者名
      原倖平,浅井光輝,磯部大吾郎,田中聖三
    • 学会等名
      第23回計算工学講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ASI-Gauss法による阿蘇大橋崩落プロセスの検証2018

    • 著者名/発表者名
      原倖平,浅井光輝,磯部大吾郎,田中聖三
    • 学会等名
      土木学会全国大会2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ASI-Gauss法による阿蘇大橋崩落プロセスの検証2018

    • 著者名/発表者名
      原倖平,浅井光輝,磯部大吾郎,田中聖三
    • 学会等名
      第31回計算力学講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 津波波力による体育館の崩壊解析2017

    • 著者名/発表者名
      大野 剛義,田中 聖三, 磯部大吾郎
    • 学会等名
      第22回計算工学講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 自由表面を持つ流体中を移動する剛体球の挙動を対象とした3次元流体FEM-個別要素法連成解析2017

    • 著者名/発表者名
      福島 寛二,田中 聖三, 磯部大吾郎
    • 学会等名
      第22回計算工学講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Coupling Analysis of FEM for Free-Surface Fluids and Rigid Body2017

    • 著者名/発表者名
      K. Fukushima, S. Tanaka and D. Isobe
    • 学会等名
      COMPSAFE2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] はり要素で解く構造動力学2020

    • 著者名/発表者名
      磯部 大吾郎
    • 総ページ数
      344
    • 出版者
      丸善出版
    • ISBN
      9784621305447
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] 建築構造における連成・接触問題の考え方と扱い方2020

    • 著者名/発表者名
      磯部大吾郎,他
    • 総ページ数
      157
    • 出版者
      丸善
    • ISBN
      9784818906556
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] Earthquakes - Forecast, Prognosis and Earthquake Resistant Construction2018

    • 著者名/発表者名
      Valentina Svalova, Michaela Ibrion, Tse-Shan Hsu, Chaoyong Peng, Hideyuki O-tani, Zuhair Hasan El-Isa, Pithan Pairojn, Walter Salazar, Mei Li, Sui Tung, Michihiro Ohori, Li Jianbo, Daigoro Isobe, Seizo Tanaka, Huai-feng Wang, Roberto Guidotti, Comingstarful Marthong and Stefania Rizzo
    • 総ページ数
      320
    • 出版者
      IN TECH
    • ISBN
      9781789239508
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] Earthquakes - Volume 12018

    • 著者名/発表者名
      Daigoro Isobe and Seizo Tanaka
    • 出版者
      IN TECH
    • ISBN
      9789535160472
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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