| 研究課題/領域番号 |
21H04574
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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 | 京都大学 |
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研究代表者 |
高橋 良和 京都大学, 工学研究科, 教授 (10283623)
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| 研究分担者 |
秋山 充良 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (00302191)
聲高 裕治 京都大学, 工学研究科, 教授 (80343234)
北根 安雄 京都大学, 工学研究科, 教授 (10444415)
山本 貴士 京都大学, 経営管理研究部, 教授 (70335199)
石川 敏之 関西大学, 環境都市工学部, 教授 (00423202)
倉田 真宏 京都大学, 防災研究所, 准教授 (70624592)
植村 佳大 京都大学, 工学研究科, 助教 (80882133)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-05 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
42,120千円 (直接経費: 32,400千円、間接経費: 9,720千円)
2024年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
2023年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
2022年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
2021年度: 13,910千円 (直接経費: 10,700千円、間接経費: 3,210千円)
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| キーワード | メタボリズム / 柱 / コンクリート構造 / 鋼構造 / 耐震 / ハイブリッドシミュレーション |
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| 研究開始時の研究の概要 |
将来に構造性能を変化させる，つまり構造性能の新陳代謝が可能であれば，現行の設計基準に最適である構造物が，将来変化する要求性能や経年劣化などに対して柔軟に対応することが可能となる．本研究では，供用継続しながら構造性能を改変できるメタボリズム（新陳代謝）構造技術を，様々な耐震性能に改変できるよう深化させるとともに，維持管理戦略へと展開することを目指す．
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| 研究実績の概要 |
地震後復旧時に残留変位がゼロに戻る復旧時セルフセンタリング機能を実現させることを目的として，メタボリズム柱構造の永続部の構造について2種類検討した。
まず鋼製橋脚を対象に，鋼管拘束コンクリートヒンジを用いた構造を検討した。直径が異なる2種類の永続部を有する実験供試体を製作し，正負交番載荷実験および軸力支持下での可換部取替え実験を実施し，その性能を検討した。その結果，提案構造では，永続部の存在により可換部座屈後の柱の軸沈下が抑制されることで，座屈発生後においても可換部が引張力を発揮することが可能となり，柱の荷重低下抑制につながることがわかった．また，塑性化した可換部を撤去していく中で，鋼管拘束コンクリートヒンジによる復旧時セルフセンタリング機能が発揮されることを確認した。
この鋼管拘束コンクリートヒンジは，大断面の面接触によるセルフセンタリング機能を期待するものであるが，道路橋などのＲＣ橋脚は一般に大断面であるため，コンクリートヒンジも大きな断面が必要となり，構造として非効率となる課題がある。そこで，大断面ＲＣ柱への復旧時セルフセンタリング機能の付与を可能とする，4本の鋼管拘束コンクリートヒンジからなるラーメン構造による立体フレームコアを開発した。この立体フレームコアを永続部に，ＲＣ部材を可換部に用いたメタボリズムＲＣ柱構造に対する正負交番載荷実験及び可換部撤去実験を行った結果，復旧時にセルフセンタリング機能を発揮する理想的な挙動を示すことが確認された。
さらに，大型実験模型を用いた構造システムの地震時性能を検証するための実時間ハイブリッドシミュレーション法の検討を行った。研究代表者らが開発したOpenFrescoを拡張し，リアルタイムシミュレータおよび試験機制御装置をリフレクティブメモリにより高速に通信できる環境を整備し，その通信プロトコルを設計した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
メタボリズムを実現するためのコア技術である永続部に関し，復旧時セルフセンタリング機能を有する実用的な構造を提案することができ，永続部に関する検討はほぼ完了したと考える。また，実時間ハイブリッドシミュレーションを実施するための実験機器等の整備も完了した。一方，当初実施予定であった，交換を可能とするための接合方法に関する検討を実施していないが，これは文献調査から，英国鋼構造協会における鋼材リユース研究が参考となることが明らかとなったため，優先順位を下げたためである。
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| 今後の研究の推進方策 |
メタボリズムを実現するための永続部の検討はほぼ完了したことから，可換部の接続部について，英国鋼構造協会における鋼材リユース研究を参考として，具体的な検討を行う。 特にDesign of Disassemblyの思想による解体を容易にするための接合技術を検討し，構造性能の可換性，メタボリズム性能のための指標の提案を試みる。
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