| 研究課題/領域番号 |
09460072
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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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| 研究分野 |
林産学
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
太田 正光 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (20126006)
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| 研究分担者 |
槌本 敬大 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助手 (00261959)
吉原 浩 島根大学, 総合理工学部, 助教授 (30210751)
有馬 孝禮 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (10144057)
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| 研究期間 (年度) |
1997 – 1999
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| キーワード | 動的負荷 / 木質構造体 / 接合部 / 破壊形態 / 改良個別要素法 / 3次元シミュレーション / 倒壊プロセス / 模型実験 |
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| 研究概要 |
木構造物の地震による倒壊プロセスを解析するためには、まず、その接合部が動的な負荷によってどの様な挙動をとるかを知る必要があった。そこで、柱と梁もしくは土台との接合部に、速度を変えて引っ張りカならびにせん断力を負荷する実験を行った。その結果、接合部の破壊形態ならびに荷重一変位曲線は、静的負荷を受ける場合と動的負荷を受ける場合とで異なることが確かめられた。
次に、軸組構造である木質構造体の、動的負荷のもとでの倒壊の過程を改良個別要素法によりシミュレートすることを試みた。まず、2次元のフレームモデルで開始し、四角形が平行四辺形になりながら倒壊するプロセスで、うまく動作するプログラムを作ることが出来た。これを、軸要素を4列に配置された個別要素ならびに要素間バネによって構成し、最終的には、各要素をモジュール化することで、簡単な2階建ての建物の倒壊過程をシミュレートするところまで漕ぎ着けた。筋交いをさまざまなパターンで配置して、土台部に動的負荷を与えた場合をシミュレートした結果、筋交いが非対称に入った構造では、建物が回転しながら倒壊していくなど、現実に起こりうる現象をよく再現することができた。
一方、1/9縮尺の模型に動的負荷をする実験も行った。金物による接合部を粘着テープで再現するなどさまざまな工夫を重ねて、構造物の倒壊過程を再現することができた。計算に用いた筋交い配置パターンと同じ構造を持ったものどうしを比較した結果、実験結果とシミュレーションとは、接合部が破壊していく順番や、建物が倒壊していくプロセスにおいて非常によく一致した。
以上のように、本研究は、実大振動実験を行うことが出来ないような、大型木質構造物の地震時の挙勤などを解析する上で、有力な手法を提供できる可能性を示すことが出来た。
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