| 研究課題/領域番号 |
23K20982
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| 補助金の研究課題番号 |
21H01484 (2021-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2021-2023) |
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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 | 国立研究開発法人防災科学技術研究所 |
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研究代表者 |
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, 契約研究員 (10450256)
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| 研究分担者 |
五十子 幸樹 東北大学, 災害科学国際研究所, 教授 (20521983)
榎田 竜太 東北大学, 災害科学国際研究所, 准教授 (20788624)
青木 崇 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, 招へい研究員 (20870017)
郭 佳 京都大学, 農学研究科, 准教授 (50868081)
藤原 淳 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, 契約研究員 (80817049)
岸田 明子 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, 契約研究員 (10599468)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2024年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2023年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
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| キーワード | 魚骨モデル / 逆解析 / 時刻歴データ / 動特性 / ジャイロセンサ / 時刻歴波形 / 剛性 / 減衰 / 加振実験 / 構造モニタリング / 非線型 / 時刻歴応答 / 振動実験 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
将来の地震への備えを含め、地震による構造物の損傷を速やかに評価できる構造モニタリング技術が、安全性確保、事業継続性、資産管理の観点から強く求められている。既に、地震応答を逆解析することで、地震被害を受けた構造物の物理量（減衰定数と剛性）を時刻歴で表現できるSimple Piecewise Linearization in Time Series (SPLiTS)を開発しているが、構造物の梁などの損傷の検知には改良が必要である。
本研究では，梁の回転を表現できる魚骨モデルの逆解析手法を構築し、SPLiTSと組み合わせることで、梁剛性を時刻歴で表現できる新たな損傷検知技術を開発する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、建物の解析で用いられる魚骨モデルの解析手法に基づき、回転角速度を用いた建物の損傷を評価する技術を開発し、振動試験機による実験によりその技術について検証するものである。以下の4年で課題に取り組んでいる。
基礎技術開発・検証期（1、2年目）では、建築構造物を対象とする魚骨解析手法から、損傷評価のための技術として回転角速度データと並進加速度データを用いる魚骨逆解析手法を提案した。ここでは、魚骨解析手法と既往の逆解析手法（SPLiTS）を組み合わせて、ジャイロを含むMEMSセンサーによる計測データを用いることで、質点構造物の損傷を検知するため構造物のパラメータ変動を推定する手法を提案した。
これらを踏まえて、実構造物への応用・精度検証期を3年目と4年目に実施する。3年目の2023年度では、10月にジャイロセンサを含むMEMSセンサーを設置した１層の試験体を対象に、東北大学の小型振動試験機を用いて加振実験を実施した。ここでは、地震波を含む様々な加振実験を実施し、解析手法を検証するためのデータを計画に沿って取得した。４年目に多層を含む試験体を対象に小型振動台実験を実施し、実験データから損傷検知技術の精度を評価する計画であり、この試験体準備も推進した。また、過去にE－ディフェンスで実施した実大10層建物実験のデータに、本研究で提案した魚骨逆解析手法を適用した内容の査読論文を投稿し採択・掲載された。
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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
本研究では、計画に沿って4年間で課題に取り組んでいる。
基礎技術開発・検証期（1、2年目）では、建築構造物を対象とした魚骨解析手法から、魚骨逆解析手法を提案した。ここでは、魚骨解析手法と既往の逆解析手法（SPLiTS）を組み合わせて、MEMSセンサーによる計測データを用いることで、質点構造物の損傷を検知するため構造物のパラメータ変動を推定する手法を提案しており、計画に沿って進捗している。また、実構造物への応用・精度検証期の３年目に、ジャイロを含むMEMSセンサーを設置した１層の試験体モデルを対象に、東北大学の小型振動試験機に積載して加振実験を実施した。また、実構造物への応用として、過去にE－ディフェンスで実施した実大10層建物実験のデータに、この研究で提案した逆解析手法を適用した査読論文を投稿し採択されており、研究は概ね順調に進捗している。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究での魚骨逆解析手法の精度検証を最終年度（2024年度）に実施する。ここでは、多層を含む小型試験体を対象に東北大学の小型振動試験機を用いて加振実験を行いデータを取得する。この実験データから損傷検知に係る建物のパラメータ変動の推定精度を評価する。また、無線センサーによる計測データを含み損傷検知への技術の適用と実建物への開発技術の適用を検討する。
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