| 研究課題/領域番号 |
26420564
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
西谷 章 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70156074)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 層間変位 / 層関変位センサー / 構造ヘルスモニタリング / 健全度判定 / 損傷検出 / 塑性変形 / 残留変形 |
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| 研究実績の概要 |
27年度は、主に以下の2点を行った。
第一に、層間変位センサーの小型化、さらには小型化したセンサー内に加速度計および角速度計を組み込んで、層間変位とともに、加速度・角速度の同時検出機能を付加した。従来の層間変位センサーはサイズ的にも、重量的にも、実建物あるいは実大建物模型への設置を前提としていた。このため、１/３スケール程度の模型への設置が限界となっており、小規模な小型建物模型へのセンサー設置は不可能であった。
本センサーの原理は、天井設置の光源位置を、床設置の受光部が認識することで層間変位を測定している。小型化とともに角速度計を融合させたことで、センサー設置位置の曲げ変形の影響を定量化することができ、層間変位の修正が可能となった。また加速度計の融合によって、層間変位データと加速度データを融合したヘルスモニタリング手法への発展も期待できる。
ふたつめは、層間変位情報のみに基づく損傷検出手法の構築である。構築したスキームは、事前の構造情報も、他の応答データもまったく必要としない。まず、層間変位時刻歴における残留変位情報を利用して各層の降伏変形をを推定する。これをもとに層の累積塑性変形量を算出し、層ごとに健全度を判定したうえで、各階梁の損傷度推定を行う。この手法の有効性については、平成25年12月のE-defense実験における層間変位情報を利用して検証している。実験時に観測された損傷梁位置を特定することに成功している。この結果から、層間変位計測による簡易健全度判定の大枠を構築できたものと考えている。最終年度の完成が十分に期待できるものと考えている。
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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
研究はほぼ順調に進んでいる。
26年度に小型化したセンサーについては、27年1月のE-defense実験において従来のセンサーと同等の性能を有していることを確認したが、27年度のさらなる小型化、そしてそれに加速度計・角速度計を融合したセンサーの作成は、当初予定した以上にセンサー開発の成果があがっていると言える。
研究申請時にE-defenseにおいて予定していたRC実験が延期になったため、センサー設置を、27年1月の壁式鉄筋コンクリート造縮小建物実験に変更している。が、期待した実験結果は得られている。
層間変位情報に基づく健全度判定手法の構築については、当初の想定通り進捗している。
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| 今後の研究の推進方策 |
センサーの改良に関しては予想以上に順調に進んでいる。また、簡易健全度手法の構築についても順調に進んでおり、最終年度に予定通りの成果が得られるであろう。今後、特に大きな計画変更なしに、研究を進めることができるものと考えている。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
センサーの小型化改良に関しては、小型の模型実験を複数回実施しながら、小型化に向けた改良を行うことを考えていた。このため、小型建物模型の作成や小型振動台実験の実施にあたって、複数の大学院生に人件費の支払いを当初予定していた。しかしながら、センサーの小型化改良が予想以上に順調に進んだことで、予定していたような人件費が不要となったことによる。
また、申請当初に予定していたセンサー設置のE-defense実験が延期となった関係で、より規模の小さなE-defense実験に参加したことにより、必要なセンサー数も少くなくなり、設置・計測にかかわる人件費も不要となった。ただし、実験の成果としては期待した結果が得られている。
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| 次年度使用額の使用計画 |
小型化の中間段階での層間変位センサーはE-defense実験には適用済みであるが、より小型化したセンサーを小型模型に設置した小型振動台実験を行って、その有用性を確認する予定である。この実験にあたっての、実験材料費、複数の小型センサー作成費にあてる予定である。
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