| 研究課題/領域番号 |
20H00255
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分22:土木工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
運上 茂樹 東北大学, 工学研究科, 教授 (60355815)
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| 研究分担者 |
松崎 裕 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, 准教授 (10506504)
内藤 英樹 東北大学, 工学研究科, 准教授 (50361142)
藤倉 修一 宇都宮大学, 地域デザイン科学部, 教授 (90782558)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
43,550千円 (直接経費: 33,500千円、間接経費: 10,050千円)
2023年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
2022年度: 14,430千円 (直接経費: 11,100千円、間接経費: 3,330千円)
2021年度: 15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円)
2020年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
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| キーワード | 次世代耐震構造 / ダメージフリー構造 / 自己検知構造 / 自己診断構造 / 大変形吸収機構 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
我が国では，南海トラフの巨大地震，首都直下地震をはじめとし，全国で大規模地震の発生の切迫性が指摘されている．社会インフラ構造物は，震災時には，避難，救援，復旧等のために不可欠の施設である．このため，想定を超えるような超過地震力に対しても，ねばり強く抵抗し，仮に被害が発生してもその状態を適格に検知，診断し，そして容易に修復可能な構造の実現が求められている．
本研究は，想定を超える超過地震力に対しても被害を受けにくい「ダメージフリー構造（地震の影響にセンシティブではない構造）」と，自らの損傷状況を把握，診断する「自己検知・自己診断構造」を提案し，これらの有効性を解析的，実験的に実証する研究である．
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| 研究実績の概要 |
変形性能を従来に比較して格段に高めるとともに，損傷を分散・低減し，そして復旧を容易に行うことを可能とする「マルチ・アブゾーバ変形吸収機構」と「マルチ・ステップ変形吸収機構」に関して，その有効性と制御に必要な条件を明らかにするために模型載荷実験を行った．実験対象はセグメント形式あるいは一体型の部材を貫通緊張材によって構築する柱構造とし，複数個所でのロッキング変形によって部材全体として大変形を吸収するとともに，残留変位をほぼ０近くまで最小化可能なセルフセンタリング機構，さらに塑性ヒンジ部のコアに鋼管やエクスパンドメタルを装備し，構造物の機能性を損なうことなく補修可能な機構を導入したものとした．合計11体の実験により想定した変形吸収性能，セルフセンタリング性能，そして補修性能を発揮可能であることが明らかになった．また，変形吸収機構を再現可能な解析シミュレーションモデルを提案するとともに，実験結果との比較検証によりモデルの再現性や適用範囲，貫通軸方向鉄筋量やセグメント間に装備する応力集中緩衝層の設計方法を提案した．
「状態把握オブザーバ」については，大変形吸収機構を装備した模型橋梁の振動台実験から得られた計測データに基づき，推定された大変形吸収機構のロッキング振動に係る力学パラメータが理論値と適切に整合することが明らかになった．また，多点加速度センサによる振動モニタリングに対して，可観測性という概念を提案し，最小のセンサ数配置で構造物の挙動特性を推定する手法の検証を行うとともに，地中部の構造部材の損傷を遠隔的に推定するための手法の提案を行った．
大変位吸収機構をビルトインした実構造物の「状態把握オブザーバ」において，2024年１月１日に発生した能登半島地震時の挙動が観測され，当日のうちにリモートアクセスで観測データを取込み，実構造物の挙動と損傷可能性を把握することに成功した．
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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