| 研究課題/領域番号 |
23K22853
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| 補助金の研究課題番号 |
22H01583 (2022-2023)
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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 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分22030:地盤工学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
大竹 雄 東北大学, 工学研究科, 准教授 (90598822)
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| 研究分担者 |
肥後 陽介 京都大学, 経営管理研究部, 教授 (10444449)
糸井 達哉 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (60393625)
吉田 郁政 東京都市大学, 建築都市デザイン学部, 教授 (60409373)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2024年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2023年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2022年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
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| キーワード | 信頼性工学 / データ科学 / 偶発性荷重 / 破壊シナリオ誘導型設計 / レジリエンス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，土構造物の偶発荷重時設計法の構築を目指している．提案手法は，デジタルツィンのアナロジーを導入し，対象構造物固有の致命的な破壊シナリオを探索することに基礎を置く．探索は，数ケースの設計シナリオ，すなわち，設計入力地震動（地震シナリオ）と設計用地盤モデル（地盤シナリオ）を準備することを意味する．これにより，設計実務者は，従来の確定論的設計と同等の作業により，対象構造物固有の破壊形態を考慮した，破壊シナリオ誘導型の設計が実現できる．これらの設計フレームワークの構築と要素技術開発と実証を行う．
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| 研究実績の概要 |
本研究は，偶発荷重時の信頼性設計の全体フレームワークを開発する．このフレームワーク構築のための要素技術として，1)致命的な破壊シナリオの発見法，2)最適観測点配置法と即時状態把握法を開発するとともに，3)実河川堤防の被災事例の再現解析に基づいて，提案法の有効性を実証することを目指している．当該年度は，1), 2)の開発のための数理モデルの構築を完了し，3)を実施するための大規模データベースの整備を実施した．
1)については，動的モード分解に独自の工夫を施して，地震動作用を受ける地盤構造物の地震応答関係のサロゲイトモデリングの構築を行なった．これによる，2)で生成される多様な入力地震動波形に対する地震応答時刻歴波形を短時間で高精度に計算できることが可能になった．2)については，地震動波形を非定常パワースペクトルに変換した上で，特徴抽出を行い波形のクラスタリング法を構築した．クラスタリングからの代表波形のプッシュオーバー解析により効果的に入力波形を生成し，できるだけ少ない数値解析で，地震動の確率的特性を高精度に同定できる手法を開発した．
なお，提案している数理モデルを国際会議で発表し，関連分野の多くの研究者と意見交換をして，モデル改善のための情報収集を行なった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
1)致命的な破壊シナリオの発見法，2)最適観測点配置法と即時状態把握法に関する数理モデルを構築し，簡易な問題設定に基づいた有効性検証を完了している．また，最終的な総合検討である，3)実河川堤防の被災事例の再現解析へ向けてのデータ整備も順調であり，次年度はフレーム全体の妥当性確認作業を順次進める予定である．
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| 今後の研究の推進方策 |
構築した数理モデルとその有効性検証結果をまとめた学術論文を投稿するとともに，国際会議での発表を通じて国内外に公表する予定である．このプロセスを通じて，情報収集につても，提案モデルの改善を継続的に行う．そのプロセスと並行して，大規模な実構造物への適用を行い，フレームワークの妥当性検証を進める予定である．また，施設管理者へのヒアリングを実施しながら，実用性の高いモデルとフレームワークの構築を目指す．
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