| 研究課題/領域番号 |
22K14359
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
畑中 祐紀 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (50876969)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2025年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2024年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2023年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2022年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
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| キーワード | フェイルセーフ / 免震構造 / 履歴型 / 鋼材 / 衝突 / 履歴型ダンパー / フェイルセーフ機構 / 過大変位 / 大振幅地震動 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
免震建物には従来の設計レベルを超える大振幅地震動が加わる可能性があり，このことは建物の擁壁への衝突や免震部材の損傷など想定外の被害に繋がる．本研究ではこれらの被害を防ぐ技術として，過大な免震層変位を抑制するフェイルセーフ機構を開発する．フェイルセーフ機構は従来の設計レベルでは作動せず，免震効果を損なわない．一方，免震層変位が従来の設計レベルを超えると作動し始め，減衰力が増すことで過大変位を抑制する．本研究では，フェイルセーフ機構に鋼板ダンパーを用いることとする．鋼板ダンパーは高い大変形追随性と疲労特性を有し，その形状を適切に設定することでフェイルセーフ機構に最適な復元力特性が実現される．
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| 研究実績の概要 |
免震建物には従来の設計レベルを超える大振幅地震動が加わる可能性があり，このことは免震建物の擁壁への衝突や免震部材の損傷など想定外の被害に繋がる．本研究は，これらの被害を防ぐ技術として，過大な免震層変位を抑制するフェイルセーフ機構を開発することを目的とする．
本年度では，鋼材を用いたフェイルセーフ機構の仕組みやその具体的な形状を提案した．提案したフェイルセーフ機構は極稀地震動の変位レベルまでは作動せず，免震効果を損なわない．一方，それ以上の変位レベルになると作動しはじめ，地震エネルギーを吸収することで免震層の過大な変位を抑制する．また，鋼材のみで構成されるため，比較的安価である．
提案したフェイルセーフ機構は衝突制御材と呼ぶ部材と鋼板ダンパーで構成される．鋼板ダンパーは，鋼板形状によって力学特性が変化する特徴がある．そのため，数種類の鋼板形状を解析パラメータとしてFEM解析を実施し，その力学特性（復元力特性，歪レベル，変形状態）を明らかにした．また，フェイルセーフ機構として活用するのに適している鋼板形状を探索した．衝突制御材については，極稀地震動の変位レベルまでに作動せず，鋼板ダンパーが確実に繰り返し変形できるようにその形状を検討した．
以上のとおり，本研究では免震層の過大な変位を防ぐフェイルセーフ機構を提案した．今後は時刻歴応答解析を実施して，フェイルセーフ機構の有効性を示す．また，次年度実施予定の実験についても準備を行う．
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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
当初予定していたように，フェイルセーフ機構の仕組みを提案した．また，いくつかの鋼板形状を解析パラメータとしてFEM解析することで，適切な形状を探索することができた．
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度では，フェイルセーフ機構付き免震建物の地震応答評価を行う．フェイルセーフ機構付き免震建物に地震応答解析を実施し，フェイルセーフ機構の各種復元力特性が地震応答性状に及ぼす影響を検討する．解析変数は主に3つあり，地震動（長周期地震動，パルス性地震動，地震動規模など），免震建物の特性（固有周期，層数），フェイルセーフ機構の復元力モデル（作動変位，降伏せん断力係数，降伏変位など）を考える．フェイルセーフ機構に求められる性能としては，免震層の最大応答変位低減量，上部構造の応答加速度増分量，累積変形量がある. これらの性能を評価することで，フェイルセーフ機構の有効性を示し，かつフェイルセーフ機構に適している復元力モデルを明らかにする．
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