先端技術及び高機能材料を利用した都市施設の耐震性の向上

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1994年米国ノースリッジ地震や1995年兵庫県南部地震が明らかにしたように、大郡市圏に人口と資産、機能が集中した現代においては、大都市域が地震に襲われた場合には、単に崩壊しないだけでなく、地震直後の機能を保持することが国家としての社会活動、産業活動を継続していくための重要な要請となっている。したがって、大規模地震といえども地震による損傷を防止できるか、少なくとも主要な機能を保持できる新しい視点を持った耐震技術の開発が求められている。このような背景をもとに、本研究では、米国研究者と緊密な連携の下に、[1]先端技術/高機能材料を用いたインテリジェント免震・制震構造の開発、及び、[2]先端技術/高機能材料を用いた高じん性構造の開発を研究項目とし、既存施設の耐震性向上技術も含めて、都市インフラストラクチャーの耐震性を飛躍的に高めることのできる新技術の開発とその設計法の包括的な構築を図ることを目的として実施したものである。先端技術/高機能材料を用いたインテリジェント免震・制震構造の開発では、MRダンパーを用いたバリアブルダンパーの開発、インテリジェント制振構造の開発、構造物の地震応答制御のためのスマートダンパーの開発等を行った。ここで、MRダンパーを用いたバリアブルダンパーの開発では、2段階摩擦型制御、2段階粘性減衰制御等の新しい制御則を開発すると同時に、インテリジェント制振構造の開発では粘弾性体と弾塑性体の直列結合からなる粘弾塑性ダンパーの開発、鋼材を用いたブレース型軽量弾塑性ダンパーの開発、様々なダンパーを包括的に捉える制振構造設計法の開発等を行った。また、構造物の地震応答制御のためのスマートダンパーの開発では、慣性力駆動型ダンパー試験装置の開発、擬似負剛性ダンパーの開発と制震効果、振動エネルギー吸収装置による斜張橋の耐震性能の向上に関する研究を行った。この他、圧電素子型ダンパーなハイブリッド制御、自立制御型ヘルスモニタリングシステムの開発等を行った。また、先端技術/高機能材料を用いた高じん性構造の開発では、アンボンド橋脚や部分拘束を加えた中空断面RC橋脚、免震装置ビルトイン型橋脚等、新形式の高じん性橋脚の開発の他、カーボンファイバーシートを用いた既設橋脚の耐震補強の開発を行った。