Development of a seismic response inverse method based on fish-bone model to estimate damage and physical parameters in buildings

本研究では、梁の回転を表現できる魚骨モデルの逆解析手法を構築し、既開発の逆解析手法と組み合わせることで、梁剛性を時刻歴で表現できる新たな損傷検知技術を開発する。この新しい損傷検知技術を、振動実験から得られる構造物の地震応答に適用することで，その有効性を検証する。さらに、今後の構造モニタリングには、配線を伴わない無線センサーの積極的な応用が期待されるため、無線センサーで計測された地震応答への適応性も検討する。研究実施計画では、1，2年目を基礎技術開発・検証期として、線形・非線形構造物を対象とした魚骨逆解析手法を構築し、損傷検知技術を開発する。加えて、基礎振動試験によって、損傷検知技術の基礎検証を行う。3，4年目を実構造物への応用・精度検証期として位置付け、より現実味のある試験体を対象に、東北大学において振動台実験を実施し、その実験データから損傷検知技術の精度を評価する。１年目の２０２１年度は、線形構造物を対象とした魚骨逆解析手法を構築するため、魚骨モデルの順解析によるデータから逆解析により剛性、減衰の時刻歴を求めるプログラムを構築した。また、既開発の逆解析手法であるSPLiTSと組み合わせる逆解析アルゴリズムも構築した。更に既開発の逆解析手法のSPLiTSについては、これまで変位データを使用していたが、本研究に組み込むことを意図して、加速度データにより行えるアルゴリズムの高度化を進めた。なお、無線センサーによる計測については、構造物の回転角を計測するため、防災科学技術研究所が有する振動試験機を用いた実験と，東北大学の振動台を用いた実験を２０２２年度に実施する予定とし、２０２１年度に試験体の検討と実験計画を進めた。

本研究では、梁の回転を表現できる魚骨モデルの逆解析手法を構築し、既開発の逆解析手法と組み合わせることで、梁剛性を時刻歴で表現できる新たな損傷検知技術を開発する。この新しい損傷検知技術を、振動実験から得られる構造物の地震応答に適用することで，その有効性を検証する。さらに、今後の構造モニタリングには、配線を伴わない無線センサーの積極的な応用が期待されるため、無線センサーで計測された地震応答への適応性も検討する。研究実施計画では、1，2年目を基礎技術開発・検証期として、線形・非線形構造物を対象とした魚骨逆解析手法を構築し、損傷検知技術を開発する。加えて、基礎振動試験によって、損傷検知技術の基礎検証を行う。3，4年目を実構造物への応用・精度検証期として位置付け、より現実味のある試験体を対象に、東北大学において振動台実験を実施し、その実験データから損傷検知技術の精度を評価する。１年目の２０２１年度は、線形構造物を対象とした魚骨逆解析手法を構築するため、魚骨モデルの順解析によるデータから逆解析により剛性、減衰の時刻歴を求めるプログラムを構築した。また、既開発の逆解析手法であるSPLiTSと組み合わせる逆解析アルゴリズムも構築した。更に既開発の逆解析手法のSPLiTSについては、これまで変位データを使用していたが、本研究に組み込むことを意図して、加速度データにより行えるアルゴリズムの高度化を進めた。なお、無線センサーによる計測については、構造物の回転角を計測するため、防災科学技術研究所が有する振動試験機を用いた実験と，東北大学の振動台を用いた実験を２０２２年度に実施する予定とし、２０２１年度に試験体の検討と実験計画を進めた。