| 研究課題/領域番号 |
20H02293
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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23010:建築構造および材料関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
伊山 潤 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (30282495)
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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 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2021年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2020年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
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| キーワード | 鉄骨構造 / 損傷検出 / モニタリング / 耐震性能 / レジリエンシー / 動ひずみ計測 / 構造ヘルスモニタリング / 地震後損傷検知 / 柱脚 / ひずみ計測 / 被災度区分判定 / 鉄骨柱脚の損傷検知 / 機能維持 / 加速度計測 / 実建物 / 構造性能 / 性能評価 / 被災度判定 / 損傷検知 / 常時微動 / 鉄骨構造部材 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
建築設計の際には構造設計により構造性能を確認してから建設するが、建設された後、実際に建物のなかの鉄骨構造部材がどのような挙動をし、どのような性能を有しているかを評価する技術は確立されていない。これを直接的に評価するには、ひずみを計測することがもっとも簡単かつ有益であるが、高コストである点やデータ分析手法が確立されていないなど、多くの課題が残されている。本研究では、IT/IoT技術の活用により安価な微小動ひずみ計測システムを構築して実建物に適用し、構造解析計算と直接的に比較することにより部材レベルでの構造性能を評価する手法に関する課題の整理と克服を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、実際の鉄骨造建物に適用可能な、ひずみおよび加速度の多点・リアルタイム計測システムを構築し、そのデータ分析手法の確立と適用性の検証を目指すものである。特に本年度は、実建物への適用性・実用性を検証するため、(1) 実大鉄骨骨組建物試験装置による実験データ分析、および(2)大型振動台実験データの分析を実施した。
まず、(1)前年度までに実施した実大鉄骨骨組建物試験装置を用いた静的載荷試験および振動計測試験のデータ分析を継続した。静的載荷試験においては、ひずみ計測結果から鉄骨柱脚の曲げモーメント-回転角関係を抽出し、柱脚のベースプレートに損傷（塑性曲げ変形）が生じていることを確認した。これに対し、振動計測試験においては人力加振によって振動を生じさせ、柱脚ベースプレートの損傷程度と、柱やベースプレート上に生じるひずみの振動性状の変化を分析した。その結果、ベースプレートが損傷に伴いひずみ振幅が変化することが示され、損傷検出できることが確認された。
また、(2) 前年度実施した大型振動台実験で得られたデータについても分析を継続した。梁断面内の微小ひずみ振動性状を分析した結果、加振に伴い梁断面内の中立軸の移動が観察され、地震動入力により梁と床スラブとの合成効果が低下していることが検出された。また、振動台実験の最終段階では、地震によるブレースの破断を再現するため、一部のブレースを取り外して加振を行っているが、その際には柱のひずみの大幅な変化を検出でき、また構造解析による推定とも整合した。これらの事実から、実建物においても、本手法によって損傷による微小な損傷や特性変化を検出できることが期待される。
上記のように本研究課題では、動ひずみ計測による鉄骨構造部材損傷検出理論の構築、実験・解析による理論実証、実用性の高い計測システムの構築、および実大振動台実験による適用性検証までを完了できた。
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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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