高度モニタリングシステムを活用した建築構造物の損傷制御手法に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550577
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 三田 彰 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (60327674)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 金子 佳生 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60312617)
• Keywords: 構造ヘルスモニタリング / 損傷制御 / リスク制御 / 光ファイバセンサ / サポートベクトル / ブラッグ格子 / 損傷インデックス / 性能保証

Research Abstract

建築構造物のサステナビリティに寄与する技術として、最新の技術を駆使した高度モニタリングシステムを活用した建築構造システムについて基礎的な研究を実施した。特に、今年度は利用可能な具体的なセンサを複数考案し、プロトタイプを製作するとともにその性能検証を行った。また、こうしたセンサを使った自動診断を行うために、パターン認識手法の一種であるサポートベクトルマシンを活用した自動診断システムについての研究を行った。
本年度の主な研究は次の通り。
1)ブラッグ格子型光ファイバセンサ技術に基づく歪センサを考案した。簡単なメカニズムで、温度補償を行うことができるもので、小型で耐久性の高いセンサ実現が可能となった。
2)ブラッグ格子型光ファイバセンサ技術に基づく振動センサを考案して複数のプロトタイプを試作した。複雑な機構を持たず、ケーブルと一体化することも可能なセンサであり、大規模建物に適したセンサである。
3)固有振動数の変化率を指標として、パターン認識の一種であるサポートベクトルマシンを活用することにより、建物の損傷を迅速簡便に行う仕組みを提案してその有効性を示した。
5)最大歪・最大変位、累積塑性変形などの損傷インデックスを電源供給なしに記憶可能なセンサを提案し、さらに計測情報を取得するためのワイヤレスシステムを開発した。
4)モニタリングシステムを用いた損傷制御型構造物のプロトタイプの基本構成として、弾性応答を前提とした主架構と非弾性応答を前提としたダンパ要素に分類し、重要な制御対象である柱梁架構の健全性モニタリング手法を数値解析的に構築した。

Research Products

• [Publications] Mita, A.: "Quantitative Damage Diagnosis of Shear Structures Using Support Vector Machine"KSCE Journal of Civil Engineering. 7・6. 683-689 (2003)
• [Publications] 高比良晋平: "構造性能保証を目的としたワイヤレス損傷インデックスセンサの研究"日本建築学会技術報告集. 18. 41-44 (2003)
• [Publications] 長井望: "構造ヘルスモニタリング用ワイヤレスセンサに関する研究"日本地震工学会論文集. 3・4. 1-13 (2003)
• [Publications] 風間宏樹: "FBGを利用した小型振動センサの研究"応用力学論文集. 6. 993-1000 (2003)
• [Publications] 早野洋史: "温度補償機能を持つFBG歪センサの研究"応用力学論文集. 6. 1001-1008 (2003)
• [Publications] Kaneko, Y.: "Quantitative Approach for Damage Detection of Reinforced Concrete Structures"Int'l Journal of Earthquake Engineering & Engr Vibration. 2・1. 147-158 (2003)
• [Publications] Mita, Akira: "Structural Dynamics for Health Monitoring"Sankeisha. 128 (2003)