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2020 年度 実績報告書

外力作用条件が実大鉄筋コンクリート部材のひび割れ進展メカニズムに与える影響評価

研究課題

研究課題/領域番号 18K04422
研究機関東北大学

研究代表者

高橋 典之  東北大学, 工学研究科, 准教授 (60401270)

研究分担者 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, 総括主任研究員 (10450256)
長江 拓也  名古屋大学, 減災連携研究センター, 准教授 (90402932)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード鉄筋コンクリート / ひび割れ / 損傷量 / 深層学習
研究実績の概要

本研究の目的は,実地震を想定した外力作用条件における実大鉄筋コンクリート造建築構造部材の損傷量進展メカニズムを解明し,損傷量評価手法へと展開させることである。
最終年度は,新型コロナ感染症による活動制限のため,主に解析的研究を中心に,既往の実験データ・観測データから本研究の目的に資する技術開発を進めた。具体的にはこれまで培ってきた画像計測技術のノウハウを用いて,一般画像処理によるひび割れ検出技術とA.I.を用いたひび割れ検出技術の双方のメリット・デメリット/得意・不得意について検証をした。一般画像処理によるひび割れ検出技術では,幾何学的画像処理において閾値の設定が精度に大きく影響することが分かっていたが,A.I.を用いた(Semantic Segmentationによる)ひび割れ検出技術では,入力データとしての画像解像度が精度に大きく影響することが分かった。併せて,被害調査時に専門家が目視で判断している地震によるひび割れと,地震発生前から生じていた経年劣化によるひび割れとの区分を,A.I.を用いたひび割れ検出においても実行可能かについて検討を進めた。その結果,ひび割れ領域の境界領域画素の特徴(色味ほか)を学習させることで,古いひび割れはプリプロセスとしてDetection技術で除去し,新しいひび割れはSegmentation技術でひび割れ領域を検出すると,地震による新しいひび割れを抽出できることが技術的に可能であることが示された。
これらを踏まえて,画像処理に基づき,既往の実験結果から,部材変形角の増大に伴うひび割れ進展を,ひび割れ幅-ひび割れ長さ関係を表わす組み合わせ量として抽出した。得られた情報に基づき,これまでの研究で開発してきた柱・梁部材だけでなく,壁部材を対象とした簡易ひび割れ量進展評価手法を開発し,その精度を検証することができた。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] RC造壁部材を対象とした簡易損傷量推定手法に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      耳塚友貴, 高橋典之, 櫻井真人
    • 雑誌名

      構造工学論文集

      巻: 67B ページ: 31-38

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 画像処理を用いたRC壁部材のひび割れ幅分布特性の評価2021

    • 著者名/発表者名
      王一哲, 高橋典之
    • 雑誌名

      日本建築学会構造系論文集

      巻: Vol.86, No.781 ページ: 481-489

    • DOI

      10.3130/aijs.86.481

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Damage Estimation of RC Members Considering An Effect of Strain Ratio And Distribution on Crack Propagation2020

    • 著者名/発表者名
      Noriyuki TAKAHASHI
    • 雑誌名

      Proc. of the 17th World Conference on Earthquake Engineering

      巻: 2020 ページ: 2i-0023

  • [雑誌論文] RC部材の地震損傷画像計測のための撮影環境に関する考察2020

    • 著者名/発表者名
      高橋賢作, 高橋典之, 千田紘之
    • 雑誌名

      コンクリート工学年次論文集

      巻: Vol42, No2 ページ: 895-900

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 画像解析によるRC部材のひび割れ幅分布特性の計測に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      王一哲, 耳塚友貴, 千田紘之, 高橋典之
    • 雑誌名

      コンクリート工学年次論文集

      巻: Vol.42, No.2 ページ: 673-678

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 修正圧縮場理論とひび割れ幅分布特性を用いたRC造壁部材の簡易損傷量推定手法2020

    • 著者名/発表者名
      耳塚友貴, 王一哲, 高橋典之, 櫻井真人
    • 雑誌名

      コンクリート工学年次論文集

      巻: Vol.42, No.2 ページ: 337-342

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 鉄筋コンクリート梁部材のひび割れ進展過程におけるひずみ分布に関する考察2020

    • 著者名/発表者名
      石橋詩織, 高橋典之, 根本結衣
    • 雑誌名

      コンクリート工学年次論文集

      巻: Vol.42, No.2 ページ: 163-168

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimal Structural Restoration of Historic Building in Japan Considering Life-cycle Seismic Loss Analysis2020

    • 著者名/発表者名
      Noriyuki TAKAHASHI, Yusuke KATAKAI, Takayoshi AOKI
    • 雑誌名

      Japan Architectural Review

      巻: Vol.3, No.3 ページ: 284-297

    • DOI

      10.1002/2475-8876.12151

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] RC造壁部材を対象とした簡易損傷量推定手法に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      耳塚友貴, 高橋典之, 櫻井真人
    • 学会等名
      構造工学シンポジウム
  • [学会発表] Damage Estimation of RC Members Considering An Effect of Strain Ratio And Distribution on Crack Propagation2020

    • 著者名/発表者名
      Noriyuki TAKAHASHI
    • 学会等名
      17th World Conference on Earthquake Engineering
    • 国際学会
  • [学会発表] 深層学習を用いたRC部材地震損傷検出のための損傷画像撮影環境に関する検討2020

    • 著者名/発表者名
      高橋典之, 高橋賢作
    • 学会等名
      日本非破壊検査協会 鉄筋コンクリート構造物の非破壊試験部門「歴史的構造物の非破壊検査」ミニシンポジウム
  • [学会発表] 鉄筋コンクリート部材の深層学習を用いた地震損傷検出における最適撮影環境に関する検討2020

    • 著者名/発表者名
      高橋賢作, 高橋典之
    • 学会等名
      日本建築学会大会
  • [学会発表] 画像解析に基づくRC壁部材のひび割れ幅分布特性2020

    • 著者名/発表者名
      王一哲, 高橋典之, 耳塚友貴, 千田紘之
    • 学会等名
      日本建築学会大会
  • [学会発表] 修正圧縮場理論とひび割れ幅分布によるRC造せん断壁の簡易ひび割れ進展解析手法2020

    • 著者名/発表者名
      耳塚友貴, 王一哲, 高橋典之, 櫻井真人
    • 学会等名
      日本建築学会大会
  • [学会発表] 鉄筋コンクリート梁部材のひび割れ進展過程におけるひずみ分布進展とひび割れ幅関係に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      石橋詩織, 高橋典之, 根本結衣
    • 学会等名
      日本建築学会大会
  • [備考] 深層学習を用いた鉄筋コンクリート部材の地震損傷計測技術に関する研究

    • URL

      https://www.archi.tohoku.ac.jp/labs-pages/PBEE/research/OC2020_1.pdf

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公開日: 2021-12-27  

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