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Scientific Reports volume 13、記事番号: 5086 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

免震支承の三次元変位監視において同時に使用される三つの変位センサの変位伝達機構に起因する低感度・低精度の問題点に着目し，高感度回転型三次元変位センサを提案した。 このセンサーは、等強度の片持ち梁の表面に貫通穴を追加して横梁を形成し、梁表面の曲げ歪みを増加させて感度を向上させます。 ジャイロスコープと機械的回転構造を追加することで、1つのセンサーで3次元変位を同時に測定でき、変位伝達機構による測定精度への悪影響を軽減します。 ANSYS ソフトウェアを使用して、センサー ビームの貫通孔のサイズのパラメータをシミュレーションおよび最適化し、貫通孔の適切なサイズと位置を決定しました。 最後に、センサを開発し、シミュレーション結果に基づいて、静的および動的3次元空間における静的特性と変位測定性能をテストしました。 テストの結果、センサーの感度は 16.29 mV/mm、精度は 0 ～ 160 mm の範囲で 0.9% であることがわかりました。 静的および動的 3D 空間変位測定誤差は 2 mm 未満であり、3D 変位測定の精度要件と免震支承の構造健全性モニタリングの感度を満たすことができます。

近年、地震災害が多発しています。 地震時に発生する住宅の構造的損傷は、人々に耐え難い損失をもたらしています1。 従来の耐震技術は、地震に対しては期待とは程遠いものです2。 構造物に入力される地震エネルギーを根本的に減らすために、技術者は従来の「耐震性」から「免震」に焦点を移しました3。 免震構造は、一般的に基礎と上部構造の間に柔軟な免震層を設け、基礎と上部構造をある程度切り離した構造となっている4。 このようにして、上部構造物への地震エネルギーの伝達を隔離することができ、上部構造物の基本自励振動周波数を低減することができ、したがって上部構造物に対する地震作用の影響を軽減することができる5。 免震措置を講じることにより、上部構造の自励振動数は通常 1 ～ 6 Hz から 0.2 ～ 0.5 Hz に低減され、地震力の影響を大幅に軽減し、地震による直接災害や二次災害に効果的に抵抗することができます。地震6． 免震支承は免震構造システムのキーコンポーネントです。 建設中や使用中に複雑な自己荷重と環境負荷の影響により、構造システムの損傷は必然的に蓄積され、その結果、免震支承の自然災害に対する耐性が低下します7。 それは支持構造の通常の使用に影響を与えるだけでなく、建物に一定の安全上の危険をもたらし、地震による死傷者や経済的損失のリスクを増大させます8。 したがって、不安定な環境における免震支承の健康状態は、多くの学者の焦点となっています9。 従来の免震軸受の評価方法は、試験対象となる免震軸受を手作業で解体し、外観や荷重試験などにより健康状態を評価する「手作業評価」であった10。 しかし、実際には大規模土木建築物には免震支承の数が多く、設置環境も複雑である11。 手動による評価は時間と労力がかかるだけでなく、コストもかかります12。 センサー技術、情報収集技術、試験分析技術の急速な発展に伴い、免震支承のリアルタイムかつ継続的な健全性監視システムは、橋梁、高層ビル、水利保全、その他の工学分野で広く使用されています13。