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構造モニタリングシステムの開発に向けた基礎的検討

模型試験体による振動実験

佐藤 貢一*1・土本 耕司*2・高木 政美*3・長瀧 慶明*1

Basic Study for the Development of a Structure Monitoring System

Shaking Table Test Using a Model

Kouichi SATO*1, Koji TSUCHIMOTO*2, Masayoshi TAKAKI*3 and Yoshiaki NAGATAKI*1

研究の目的

我が国では,大地震が起こるたびに建物の安全性が問われ,指針の見直しや新たな研究・開発を行った結果,現在では高度な土木・建築構造物が数多く建設されています。その背景には,新たな建設材料の開発や制御技術の発展が欠かすことができません。しかし一般的な構造物は,どの程度まで健全性が確保されているか確認できません。本研究開発は,震災後や常時に構造物の健全性を速やかに確認することができるようにすることを目的としています。さらに最終目標は,BCP(事業継続計画:Business Continuity Plan)の一環として進めています。

技術の説明

本技術は,外乱を受けた構造物の健全性を確認するため,新たなアルゴリズムからできるだけ少数の加速度センサーを用いて建物全体の特性把握および損傷層を特定する評価技術です。今回の実験では,4層の鉄骨模型試験体を製作し,相似則を適用して,ホワイトノイズや実地震動を建物の基礎に入力した時の入力値と最上階の加速度応答値から振動数の変化と伝達関数を検討しました。

主な結論

数種類の加速度入力を行った中でJMA神戸800galの入力の結果では,大きな損傷にまで至りませんでしたが,加振中に柱が降伏ひずみを超え,加振終了後では残留ひずみが生じていました。その結果,最大の外乱を受けた後の振動数は,外乱を受ける前の振動数より,若干低くなっていることが確認できました。少数のセンサーで構造物の損傷箇所を確認することは,極めて難しい技術ですが,低コストで構造物の健全性診断が行えるメリットがあります。今後は,アルゴリズムの構築と専門技術者だけでなく,誰でも使える技術に展開する予定です。

*1 技術センター 建築技術開発部 ニューフロンティア技術開発室
*2 設計本部 耐震計画グループ
*3 技術センター 建築技術研究所 防災研究室