構造物のモニタリングと損傷度検出システム

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11209206
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 鈴木 祥之 京都大学, 防災研究所, 教授 (50027281)
• 研究分担者: 武田 展雄 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (10171646) ; 佐藤 忠信 京都大学, 防災研究所, 教授 (00027294)
• キーワード: 健全度モニタリングシステム / 地震時損傷 / 非線形同定 / 同定アルゴリズム / ブートストラップフィルター / 損傷度検出システム / 制御アルゴリズム / 木造建築物

研究概要

地震時に被害を受けた構造物や経年的劣化を伴う構造物の健全度をモニターする計測・解析システムの開発と構造物の信頼性の向上させるための次世代システムを開発することを目的として、研究分担者3名に研究協力者6名を加えて実施している。
1)構造物の非線形同定法の開発:構造物の非線形動力学特性を同定する目的で,ウエーブレット手法,ブートストラップ・モンテカルロフィルター手法を用いて非線形システム同定アルゴリズムの開発を行った。複雑な履歴特性を有する木造建物の非線形同定法に適用した。
2)構造物の健全度モニタリングシステムの開発:超音波やアコースチック・エミションによる構造物の損傷検出システム技術の開発を行い、構造物の累積損傷や地中埋設管の亀裂検知システムに応用している。また、炭素繊維の導電性を利用したCFRP複合材料や光ファイバーセンサーを用いて計測技術開発を行った。
3)構造物の地震時損傷評価法の開発:構造物系に含まれる不確定性を考慮し構造物の耐震性能評価法や損傷解析法を開発して、木造構造物に適用した。また、鉄筋コンクリート構造物の層剛性と柱脚回転角を利用した損傷評価有限要素法解析により損傷評価を行った。
4)構造物の信頼性向上のための技術開発:構造物の地震時応答を制御する非線形制御アルゴリズムの重み係数を決定する方法を開発し、その効果を検証した。ニューラルネットワークを用いた非線形動特性同定法を免震建物に応用して免震効果を検証した。また,木造建築物の耐震性能向上を図る制震補強法としてダンパー等を組み込んだ実大振動実験を実施するとともに制震補強設計法を提案した。

研究成果

• [文献書誌] Zhikun Hou, Yoshiyuki Suzuki, Hidemaru Shimizu, Adriana Hera: "Damage Detection of a Wooden House During Shaking Table Testing Using Wavelet-based Approach"Proc. of Third World Conference on Structural Control. Vol.2. 1121-1127 (2002)
• [文献書誌] 鈴木祥之, 斉藤幸雄, 樫原健一, 五十子幸樹, 野島千里: "木造軸組の耐震性能評価法-小変形から大変形・倒壊の領域まで評価する限界耐力計算-"第11回日本地震工学シンポジウム. 1523-1528 (2002)
• [文献書誌] S.Takeda, Y.Okabe, N.Takeda: "Delamination Detection in CFRP Laminates with Embedded Small-Diameter Fiber Bragg Grating Sensors"Composites Part A. 33(7). 971-980 (2002)
• [文献書誌] N.Takeda: "Characterization of Microscopic Damage in Composite Laminates and Real-Time Monitoring by Embedded Optical Fiber Sensors"Int. J. Fatigue. 24. 281-289 (2002)
• [文献書誌] 曽根彰, 増田新, 小山泰平, 鷲田公平, 山田真, 山本鎮男: "既存地中埋設杭の亀裂検知システムの研究"第11回地震工学シンポジウム講演論文集. (CD-ROM). 1953-1958 (2002)
• [文献書誌] 曽根彰, 増田新, 中野順一, 小山泰平: "構造物の累積損傷評価のためのAE信号計測とその解析"第11回地震工学シンポジウム講演論文集. (CD-ROM). 1947-1952 (2002)
• [文献書誌] M.Ohtsu, M.Uchida, T.Okamoto, S.Yuyama: "Damage Assessment of Reinforced Concrete Beams qualified by AE"ACI Structural Journal. Vol.99,No.4. 411-417 (2002)
• [文献書誌] 国居史武, 野上圭一, 横山禎之, 大津政康: "境界要素法を用いた超硬練りコンクリートの振動締固め挙動の解明に関する研究"土木学会論文集. No.25/V-58. 245-254 (2003)
• [文献書誌] 古田均, 塩山幸則: "橋梁維持管理のためのクラシファイアシステムによる自立型進化アルゴリズム"第18回ファジィシステムシンポジウム講演論文集. 281-282 (2002)
• [文献書誌] 古田均, 亀田学広, 他: "遺伝的アルゴリズムを用いたコンクリート橋梁群の最適維持管理計画の策定"応用力学論文集、土木学会. Vol.5. 919-926 (2002)
• [文献書誌] 金子佳生, 三田彰, 三橋博三, 金指成昭: "鉄筋コンクリート造架構の層剛性と柱脚回転角を利用した損傷評価-有限要素法解析による損傷評価とその活用-"日本建築学会構造系論文集. 第562号. 91-98 (2002)
• [文献書誌] 谷口龍太, 三田彰: "波動伝播特性を用いた損傷検知手法に関する基礎的研究"応用力学論文集. Vol.5. 873-880 (2002)
• [文献書誌] 古川忠稔, 伊藤雅史, 小野聡子, 橘英三郎: "実地震観測記録を用いた2棟の免震建物動特性の同定"日本建築学会構造系論文集. 第558号. 117-124
• [文献書誌] 石橋恵, 古川忠稔, 伊藤清治, 今井克彦: "地震観測記録を用いたニューラルネットワークによる免震建物の非線形動特性同定"第11回日本地震工学シンポジウム. 1729-1734
• [文献書誌] U.S-Japan Cooperative Research Program on Smart Structural Systems: "Workshop on Smart Structural systems organized for U.S-Japan Cooperative Research Programs on Smart Structural Systems(Auto-adaptive Media) and Urban Earthquake Disaster Mitigation"Building Research Institute. 463 (2002)