極大荷重を受ける構造物の耐震性能評価に資する動的サブストラクチャ振動台実験の構築

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12J08205
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 榎田 竜太 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2012 – 2014-03-31
• Keywords: リアルタイム / サブストラクチャ / 積層ゴム / 耐震性能 / ナイキストの安定判別

Research Abstract

25年度では【免震建物用積層ゴム支承に対するリアルタイムサブストラクチャ実験】に関して, 以下の2課題に取り組んだ.
(1)積層ゴム支承に対するリアルタイムサブストラクチャ実験用システムの設計・組立
(2)リアルタイムサブストラクチャ実験の実施
(3)ナイキスト安定判別法によるシステムの無駄時間と安定性の検証
(1)においては, 積層ゴム支承を実験部分であるサブストラクチャとして, 地震時における上部構造物などの影響を数値解析的に評価するリアルタイムサブストラクチャ実験用のシステムを構築した. また, 地震時においては地動によって生じる加速度と上部構造物の質量によって積層ゴム支承の水平方向には大きな慣性力が作用する. そのため, 本リアルタイムサブストラクチャ実験では, 鉛直荷重(構造物の重量)と水平荷重(地震による慣性力)の二つを模擬するアクチュエータを積層ゴム支承にさせた. (2)においては, 積層ゴム支承に対するリアルタイムサブストラクチャ実験を目的としていた. この実験の前に, アクチュエータと計測機器を含む実験システム全体に対するシステム同定によって, 6.0msのむだ時間があることが明らかとなった. このシステムを用いて, JMA神戸波(兵庫県南部地震)を用いたサブストラクチャ実験を実施し, Fig. 2 (a)の実験結果が得られた. 数値解析部分の上部構造物の応答と実際の実験部分の積層ゴムの応答が同じ応答を示しており, リアルタイムサブストラクチャ実験を実現することができた. (3)の無駄時間を考慮したナイキスト安定判別法によって, このシステムが無駄時間20msの場合に不安定化することが示された. そのため, 無駄時間を19msと20msに設定した実験を実施した, 19msでは安定した挙動を示したが, 20msでは不安定化した. これによって, 安定性評価の有効性が実験的に示された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

交付申請書に記載した研究内容を実施し, それに見合う解析結果や実験結果を得ることができている.

Strategy for Future Research Activity

現在の実験システムは一方向加振のみを対象としているが, より実際の地震時の挙動を模擬するためにも, 二方向加振を実現できる実験システムの構築が必要である.