| 研究課題/領域番号 |
20H02228
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
小区分22020:構造工学および地震工学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
榎田 竜太 東北大学, 災害科学国際研究所, 准教授 (20788624)
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| 研究分担者 |
梶原 浩一 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 地震減災実験研究部門, 主幹研究員 (10450256)
五十子 幸樹 東北大学, 災害科学国際研究所, 教授 (20521983)
池永 昌容 関西大学, 環境都市工学部, 准教授 (50552402)
郭 佳 東北大学, 災害科学国際研究所, 助教 (50868081)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2020年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
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| キーワード | 非線形制御 / 直置き型構造物 / 残留滑り変位抑制 / クッションストッパー / 地震応答推定 / 振動台実験 / 免震効果 / 黒鉛潤滑 / NSBC / 緩衝ストッパー / 安定性 / 残留すべり変位抑制 / ストッパー / 接触 / スティックスリップ現象 / 上部構造物の応答 / すべり変位抑制 / 逆伝達関数 / 振動台 / 変位抑制 / 免震構造物 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
振動台実験では，塑性化や急激な特性変化による非線形特性が試験体に生じると，振動台の制御性能が劣化し，所定の波形を正確に再現できない．この問題に対して，近年開発された非線形制御手法のNonlinear Signal-Based Control (NSBC)が，塑性化が伴う非線形構造物の振動台実験において，所定の波形を高精度に実現できることを示した．本研究では，さらに強い非線形性を示す変位抑制機能を持った免震構造物と直置き型構造物の振動台実験にNSBCを応用し，その制御性能を検証する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，滑りによる振動台制御の劣化問題に関して，非線形制御であるNonlinear Signal-Based Control (NSBC)をその振動台に応用することで，その解決を目指す．初めに，滑りを伴う各種構造物の振動台実験にNSBCを適用した数値解析的検討と安定性解析を構築した．次いで，直置き型構造物などのすべりを伴う各種の構造物を実際に積載させた振動台実験をNSBCで実施し，その精度を既存手法と比較した．３種類のすべりを伴う振動台実験（剛試験体，直置き型構造物，残留滑り変位を抑制するストッパー付直置き型構造物）において，NSBCが非常に高い制精度を発揮し，その優位性を明らかとした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
大地震時に，免震効果を発揮する直置き型構造物の開発が進められている．その有効性を振動台実験が検証されるが，すべりによる強非線形系現象が，振動台制御に大きく影響してしまう．そのため既存の制御手法では，直置き型構造物の振動台実験を高精度に実現することができないという課題があった．この問題に対して，本研究によって，非線形制御手法のNSBCがそれを解決できることを示し，かつ，その実験の安定性を事前に評価できるようになった．これによって，今後，直置き型構造物のような滑りを伴う構造物の振動台実験がこれまで以上に精緻に行えるようになり，今後の耐震性向上に大きく貢献することから，学術・社会的意義も非常に高い．
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