| 研究課題/領域番号 |
16H03143
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| 研究機関 | 豊橋技術科学大学 |
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研究代表者 |
齊藤 大樹 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00225715)
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| 研究分担者 |
松本 幸大 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00435447)
林 和宏 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40725636)
章 忠 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50254579)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 南海トラフ巨大地震 / 防災拠点建物 / 強震観測 / シミュレーション解析 / 耐震診断 / センシング / ひび割れ検出 / 地震対策支援 |
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| 研究実績の概要 |
東海地域では、南海トラフ巨大地震の際に最悪のケースで震度７の揺れが想定されており、現行の耐震基準で建設された建物でも、ある程度の被害を免れない。学校や市庁舎のように地震時に地域の防災拠点として機能すべき公共建物については、想定される被害を予測し、事前に対策を講じる必要がある。また、実際に地震が起きた際には、いち早く建物の被害程度を分析し、建物が余震で安全かどうかを診断する必要がある。研究代表者らは、建物の地震時挙動シミュレーション・ソフトウェアを独自に開発・公開し、建物管理者が迅速に建物の耐震性を評価できる環境構築を進めている。本研究は、建物の揺れや損傷を検知するセンシング技術を融合させることで、シミュレーションの精度を向上させ、被害箇所の同定などを可能とする地震対策支援ツールの開発を行い、防災拠点建物群への実装を図ることを目的とする。
平成28年10月には、建物の即時耐震性能評価に向けて、市役所庁舎にLAN地震計（白山工業社製SU501）を設置した。地震計は、LANケーブルからの電源供給（PoE）で作動する設置が容易なセンサである。設置個所は、豊橋市庁舎西館の地下1階と8階、東館13階の3か所であり、平成28年11月から常時観測を実施している。また、地震応答解析ソフトウェアSTERA_3Dを用いて、豊橋市庁舎西館および東館の骨組解析モデルを作成した。モデルは床を剛床、柱梁接合部のパネルゾーンを剛域と仮定し、柱および壁の軸・曲げ要素はMSモデルを、壁および側柱には弾塑性せん断バネを有する部材モデルを使用した。平成28年11月19日11時48分に和歌山県南部で発生したマグニチュード4.8の地震では、地震観測に成功するとともに、観測された記録とシミュレーション結果を比較し、シミュレーションモデルの精度を確認した。
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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
豊橋市および新城市の協力により、市庁舎や消防署などの防災拠点建物へのLAN強震計の設置とモニタリングに向けた取り組みが順調に進んでいる。すでに、豊橋市庁舎の西館と東館の２棟にLAN強震計の設置を終え、モニタリングが開始された。データは5分ごとに、インターネットのクラウド上に自動保存される。さらに、それぞれの建物のシミュレーションモデルの構築や、将来の南海トラフ地震に対する安全性検証を実施しており、研究のサブテーマ１「センシング技術を融合した高精度シミュレーション技術の開発」およびサブテーマ３「防災拠点建物群の耐震性能データベースの構築と地震対策支援ツールの開発」は予定通りの進捗である。サブテーマ２「センシング技術を活用した安全かつ効率的な被災度判定技術の開発」については、ひび割れ検出ソフトの開発を進めており、鉄筋コンクリート梁の構造実験結果との比較によりソフトの精度検証を行っている段階であり、おおむね順調に進捗している。また、クラウド上のデータから、ある閾値を超えたデータを自動判別し、シミュレーションを行うシステムの開発を進めている。さらに、シミュレーションモデルに建物と地盤の相互作用ばねを組み入れる改良を行っており、次年度の完成を目指している。
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| 今後の研究の推進方策 |
サブテーマ１「センシング技術を融合した高精度シミュレーション技術の開発」においては、クラウド上の地震観測データから自動的にデータを取得して建物被害シミュレーションを行うシステムを完成させ、防災拠点建物のリアルタイム耐震診断に道筋をつける。また、シミュレーションモデルに、地盤・建物の相互作用ばねを組み入れることができるように、ソフトウェアの改良を行う。この際、地盤柱状図に基づき、スウェイ・ロッキングばねの評価と、工学的基盤から表層への地震動の非線形増幅効果の双方を評価可能とする。
サブテーマ２「センシング技術を活用した安全かつ効率的な被災度判定技術の開発」については、ひび割れ検出ソフトのプロトタイプを完成させるとともに、無人小型飛行調査機（UAV）を用いた予備調査を実施する。
サブテーマ３「防災拠点建物群の耐震性能データベースの構築と地震対策支援ツールの開発」については、平成29年度内に豊橋市中消防署へのLAN地震計の設置を完了する。また、現在、施工中の新城市の新庁舎への設置も進める。さらに、東三河地域の他の防災拠点建物についても、順次、LAN地震計の設置に向けた交渉を自治体と行い、観測ネットワークを構築していく。
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