| 研究課題/領域番号 |
20H02228
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
榎田 竜太 東北大学, 災害科学国際研究所, 准教授 (20788624)
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| 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, 統括主任研究員 (10450256)
五十子 幸樹 東北大学, 災害科学国際研究所, 教授 (20521983)
池永 昌容 関西大学, 環境都市工学部, 准教授 (50552402)
郭 佳 東北大学, 災害科学国際研究所, 助教 (50868081)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 直置き型構造物 / すべり変位抑制 / 非線形制御 / NSBC / 逆伝達関数 / 振動台 |
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| 研究実績の概要 |
本年度では，すべりによる免震効果を発揮する直置き型構造物を対象に，強非線形性が伴う振動台実験に非線形制御手法NSBCを適用することで，振動台制御性能を強化させる研究に取り組んだ．この制御性能を，数値解析と実験によって検証した．また，直置き型構造物とストッパーとの接触による変位抑制効果を検討し，ストッパーの剛性とその接触によって構造物に励起される応答量を解析的に明らかにした．これによって，上部構造物に過大な応答量を励起させずに，直置き型構造物の残留変位量を大幅に低減できることを明らかにした．
すべりやストッパーとの接触などの強非線形現象が伴う直置き型構造物を積載した振動台に関して，それぞれの非線形特性を考慮した数値解析モデルを構築した．これによって，実験を実施する前に， NSBCの応用による制御性能の向上や安定性に関して， 各種の条件に対して数値解析的検討が実施できるようになった．この数値解析モデルに基づいて，非線形制御手法のNSBCを応用した振動台実験の数値解析を実施し，実際の実験実施前に，安定性の確保等を数値解析的に検討した．
実際の振動台実験に非線形制御手法のNSBCと既存の制御手法（逆伝達関数法）の両手法を用いることで，それぞれの制御性能を実験的に検証した．この実験では，振動台と同程度の質量を有する鋼製フレームによって直置き型構造物を模擬し，そのすべり面に0.2-0.4程度の摩擦係数を持たせた．逆伝達関数法では，直置き型構造物がすべることによって，振動台上の加速度が要求された加速度と著しく異なり，制御精度が著しく低くなった．これに対して，NSBCを用いることで，滑りによる制御性能の低下が最低限に抑えられ，既存の逆伝達関数法よりもはるかに高い精度で制御できることを実験的に明らかにした．
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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
今年度，本研究において直置き型構造物の数値解析モデルをすでに構築し，実験を実施する前に数値解析によって各種の実験ケースについて検討ができるようになった．そのため，次年度以降の実施する実験ケースに関しても，すでに数値解析によってある程度の見通しを立てることができている．また，直置き型構造物を剛とした場合のNSBCを組み込んだ振動台実験の安定性解析が実現できており，上部構造物を弾性体とした場合への拡張もある程度の見通しが立っている．
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究の課題遂行において，以下の内容を検証、または構築が必要である．１）非線形制御手法NSBCを適用した振動台に直置き型構造物の非線形性と上部構造物の弾性を考慮した安定性解析手法の構築，２）振動台よりも重たい直置き型構造物を積載した振動台実験におけるNSBCの制御精度の検証，３）直置き型構造物の上部構造物を弾性体とした振動台実験におけるNSBCの制御精度の検証，４）直置き型構造物の過大残留すべり変位量を抑制するストッパーの実験的検証とその実験におけるNSBCの制御精度の検証．
上記に関して，次年度には主に１），２），３）を取り組み，その次の年度には２），４）を主に取り組む予定である．
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