JP2020041920A - 地震シミュレーションシステム、プログラム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)空間座標を定義する三次元座標であって地震による振動が伝播される座標を振動座標系として振動座標系設定部が設定するとともに、空間座標と重畳させて定義される三次元座標であって地震による振動の影響を受けない座標を絶対座標系として絶対座標系設定部が設定する座標系設定ステップと、
(2)構造体情報設定部が、杭体の振動座標系内における座標位置を含む構造体情報を設定するとともに、地盤情報設定部が、地盤の地質に応じた弾性係数を含む地盤情報を設定する情報設定ステップと、
(3)仮想構造体設定部が、絶対座標系上における地盤中に深さ方向に沿って延設される仮想構造体を設定する仮想構造体設定ステップと、解析部が、振動座標系内で伝播された振動に応じた運動エネルギーによる杭体及び建築物の変位及び変形を解析する解析ステップ
とを含み、
前記解析ステップでは、絶対座標系における仮想構造体と振動座標系における杭体との間に介在する部位を、当該部位の深度に応じた地質に対して設定された弾性係数により振動する仮想的な弾性体として定義し、杭体に入力された運動エネルギーによる杭体の変位及び変形は、仮想的な弾性体が仮想構造体から反力を得て振動するものとして解析される
ことを特徴とする。
(地震シミュレーション方法の概要)
本発明の地震シミュレーション方法の実施形態について説明する。図1〜図3は、本実施形態に係る地震シミュレーション方法の概要を説明するグラフィックを示す図であり、地震シミュレーション方法における動作を説明するグラフィックを示す図である。図1〜図3に示すように、本実施形態では、地盤80に埋入された杭体84に支持された基礎部82を有する建築物81に対する地震による影響を推測する場合を例に説明する。
次いで、本発明に係る地震シミュレーションシステムの実施形態を詳細に説明する。本実施形態では、情報処理端末7に、本発明の地震シミュレーションプログラムをインストールし、情報処理端末7を地震シミュレーションシステムの端末装置として実施する場合について説明する。なお、以下の各実施形態において「モジュール」とは、装置や機器等のハードウェア、或いはその機能を持ったソフトウェア、又はこれらの組み合わせなどによって構成され、所定の動作を達成するための機能単位を示す。図9(a)は、本実施形態に係るパーソナルコンピューター等の情報処理端末7の内部構成を示すブロック図であり、図9(b)は、情報処理端末7のCPU71上に構築されるモジュールを示すブロック図である。
以上説明した地震シミュレーションシステムを動作させることによって、本発明の地震シミュレーション方法を実施することができる。図10は、地震シミュレーションシステムの動作を示すシーケンス図である。なお、以下で説明する処理手順は一例に過ぎず、各処理は可能な限り変更されてもよい。また、以下で説明する処理手順について、実施の形態に応じて、適宜、ステップの省略、置換及び追加が可能である。
以上説明したように、本実施形態によれば、地盤80に埋入された杭体84に支持された基礎部82を有する建築物81に対する地震による影響を推測する地震シミュレーションにおいて、建築物81の杭体84に作用する地震動を高精度且つ高速に算出してインタラクティブ性を向上させることができる。
次いで、本発明の地震シミュレーション方法及び地震シミュレーションシステムを応用した地震観測システムの実施形態について詳細に説明する。図11は、本実施形態に係る地震観測システムの全体構成を示す概念図である。
本実施形態に係る地震観測システムは、ユーザーが使用するスマートフォン等の情報端末装置を通じて震動に関する情報を収集して地震の観測を行うシステムであり、図11に示すように、複数のユーザー10(10a〜10c)が使用する携帯端末装置であるスマートフォン1(1a〜1c)と、インターネット2上に設置された観測サーバー3と、第1実施形態で説明した地震シミュレーションシステムとしての情報処理端末7と、各構造物5に設置された高度報知器41及び地中検出器42とから概略構成される。なお、本実施形態では、情報処理端末7は、地震シミュレーションプログラムを実行するサーバー装置として実装される。
次いで、上述した情報提示システムを構成する各装置の内部構造について説明する。図12及び図13は、観測サーバー3及びスマートフォン1の内部構成を示すブロック図である。なお、説明中で用いられる「モジュール」とは、装置や機器等のハードウェア、或いはその機能を持ったソフトウェア、又はこれらの組み合わせなどによって構成され、所定の動作を達成するための機能単位を示す。
先ず、観測サーバー3の内部構成について説明する。観測サーバー3は、インターネット2上に配置されたサーバー装置であり、インターネット2を通じて、各スマートフォン1とデータの送受信を行えるようになっている。詳述すると、観測サーバー3は、インターネット2を通じてデータ通信を行う通信インターフェース31と、利用者や利用者端末の権限を認証する認証部33と、各利用者端末の位置情報を収集して管理する位置情報管理部32と、地震観測に関する情報を収集する情報収集部36と、各ユーザー端末に対して各種情報を配信する34と、種々のデータを蓄積するデータ蓄積部35(35a〜35b)とを備えている。
次いで、スマートフォン1の内部構成について説明する。図13に示すように、スマートフォン1は、通信インターフェース11と、入力インターフェース12と、出力インターフェース13と、アプリケーション実行部14と、メモリ15とを備えている。
上述したように本実施形態では、構造物5内に高度報知器41が、構造物5内における高さ方向に多数配置されている。また、この高度報知器41は、近隣の携帯端末機に向けて、自機の高さ位置を報知する装置であり、無線通信を行うためのアクセスポイント機能も備えている。図14は、高度報知器41の内部構成を示すブロック図である。
(1)全体動作
以上説明した地震観測システムを動作させることによって、本発明の地震観測方法を実施することができる。図15は、本実施形態に係る地震観測システムの動作を示すフローチャート図である。図16〜図19は、地震検知に関する説明図である。
ここで、上述したステップS304における地震解析について説明する。図16〜8は、本実施形態に係る地震検知の概要を示す説明図であり、図18は建物の高さ方向への振動伝播を演算する際の、建物の構造を簡素化する手法を示す説明図である。
上述したように、多数のスマートフォン1や高度報知器41,地中検出器42からの振動検知報告を観測データベース35cに蓄積してビッグデータを構築し、相関算出部38によって、各振動検出手段が検出した振動の振幅、発生時刻の分布と、震源位置及び地震規模との相関を学習し、一部の端末からの振動検知報告により、震源及び地震規模を予測できるようにする。
以上説明した本実施形態によれば、多数のスマートフォン1を利用して地震観測のネットワークを構成するとともに、高度報知器4から高度に関する情報をスマートフォン1に報知することによって、高度位置情報を加味した地震による影響を解析することができる。この観測結果及び解析結果を地震の観測データとして蓄積し、この観測データを地震シミュレーションシステムである情報処理端末7で取得することでより高精度な震災シミュレーションが可能となる。
次いで、上述した第1および第2実施形態の変更例について説明する。本変更例では、上述した第1実施形態におけるシミュレーションシステムで解析したシミュレーション結果や、第2実施形態における地震観測システムで計測した観測結果など、地震に関する情報(地震情報)を用いて地震に対する耐震検証や、その検証結果を反映させた不動産評価を行うとともに、その検証や評価の結果を保管・公開するために分散データベースの仕組みを採用したことを要旨とする。図20は、本実施形態に係る不動産管理システムの全体構成を示す概念図である。図21〜図23は、本実施形態に係るブロックチェーンに関する説明図である。なお、本実施形態において、上述した実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その機能等は特に言及しない限り同一であり、その説明は省略する。
図20に示すように、本実施形態に係る不動産管理システム100は、不動産物件の所有者・入居者であることを証明する権利書データの取引にあたり、公開鍵暗号方式に基づく公開鍵PKaと秘密鍵SKaとの鍵ペアを発行する。なお、本実施形態にかかる観測サーバー3には、上述した観測データを蓄積するデータベース35cに代えて、或いはデータベース35cに加えて、いわゆるブロックチェーンと呼ばれる分散データベースの仕組みと連携をとる保証システム連携部を備えており、この保証システム連携部と連携することにより、地震の観測データをリアルタイムに保証サーバー群である分散データベース90上に改ざん不可能に保管し、公開する。
以上説明した不動産取引システムを動作させることによって、本実施形態に係る不動産移転取引方法を実施することができる。なお、以下で説明する処理手順は一例に過ぎず、各処理は可能な限り変更されてもよい。また、以下で説明する処理手順について、実施の形態に応じて、適宜、ステップの省略、置換及び追加が可能である。
以上説明した本実施形態によれば、保証システムとして、分散データベースの仕組みを採用したため、強固な単一のシステム管理・運用のための設備を不動産業者毎に設ける必要がなく、業者間での情報を授受する際の、情報を連携するためのデータベースの共通化や、プライバシー保護、データの改ざんに対する高度なセキュリティ対策が分散データベースの仕組みで担保されることから、その設備費や運用コストを抑えることができる。
71…CPU
72…メモリ
73…通信インターフェース
74…ストレージ
75…出力インターフェース
76…入力インターフェース
76a…タッチパネル
80…地盤
81…建物
82…基礎部
83…岩盤
84…杭体
84a〜c…単位杭体
85…仮想壁体
86a〜c…部位
87…弾性体
88d…弾性体
89…仮想軸体
711…OS実行部
712…アプリケーション実行部
712a…構造体情報設定部
712b…地盤情報設定部
712c…絶対座標系設定部
712d…振動座標系設定部
712e…解析部
712f…仮想壁体設定部
712g…記録部
Claims (21)
- 地盤に埋入された杭体に支持された基礎部を有する建築物に対する地震による影響を推測する地震シミュレーションシステムであって、
空間座標を定義する三次元座標であって、前記地震による振動が伝播される座標を振動座標系として設定する振動座標系設定部と、
前記空間座標と重畳させて定義される三次元座標であって、前記地震による振動の影響を受けない座標を絶対座標系として設定する絶対座標系設定部と、
前記杭体の前記振動座標系内における座標位置を含む構造体情報を設定する構造体情報設定部と、
前記地盤の地質に応じた弾性係数を含む地盤情報を設定する地盤情報設定部と、
前記絶対座標系上における地盤中に深さ方向に沿って延設される仮想構造体を設定する仮想構造体設定部と、
前記振動座標系内で伝播された振動に応じた運動エネルギーによる前記杭体及び建築物の変位及び変形を解析する解析部と
を備え、
前記解析部は、前記絶対座標系における前記仮想構造体と前記振動座標系における前記杭体表面との間に介在する部位を、当該部位の深度に応じた地質に対して設定された弾性係数により振動する仮想的な弾性体として定義し、前記杭体に入力された前記運動エネルギーによる前記杭体の変位及び変形は、前記仮想的な弾性体が仮想構造体から反力を得て振動するものとして解析される
ことを特徴とする地震シミュレーションシステム。 - 前記仮想構造体は、前記絶対座標系上において前記杭体を囲繞する仮想壁体であることを特徴とする請求項1に記載の地震シミュレーションシステム。
- 前記仮想構造体は、前記絶対座標系上において前記杭体内部において深さ方向に延設される仮想軸体であることを特徴とする請求項1に記載の地震シミュレーションシステム。
- 前記構造体情報設定部は、前記杭体を、深さ方向に連続する単位杭体として分割して設定し、前記単位杭体は、仮想的な弾性体により相互に接続されているものとして設定され、
前記地盤情報設定部は、前記各単位杭体の深さ位置における各部位の弾性係数を設定し、
前記解析部は、前記杭体の変位及び変形を前記単位杭体ごとに解析する
ことを特徴とする請求項1に記載の地震シミュレーションシステム。 - 前記仮想構造体は、前記絶対座標系上に設定された岩盤上に設置されているものとして設定されているとともに、前記杭体の下端は、前記岩盤に対して滑動可能に又は固定的に接続されているものとして設定され、
前記解析部は、前記解析に際し、所定条件の下で、前記杭体下端の前記岩盤に対する接続状態の設定を切り替える機能を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の地震シミュレーションシステム。 - 前記仮想的な弾性体は、前記杭体の側面にも垂直に、且つ前記仮想構造体の側面に対しても垂直となるように設定されることを特徴とする請求項1に記載の地震シミュレーションシステム。
- 前記杭体の内部に配置される加速度センサと、
前記加速度センサによる測定結果を記録する記録部と
をさらに備え、
前記地盤情報設定部は、前記記録部に記録された測定結果に基づいて前記弾性係数を設定する
ことを特徴とする請求項1に記載の地震シミュレーションシステム。 - 地盤に埋入された杭体に支持された基礎部を有する建築物に対する地震による影響を推測する地震シミュレーションプログラムであって、コンピューターに、
空間座標を定義する三次元座標であって、前記地震による振動が伝播される座標を振動座標系として設定する振動座標系設定部、
前記空間座標と重畳させて定義される三次元座標であって、前記地震による振動の影響を受けない座標を絶対座標系として設定する絶対座標系設定部、
前記杭体の前記振動座標系内における座標位置を含む構造体情報を設定する構造体情報設定部、
前記地盤の地質に応じた弾性係数を含む地盤情報を設定する地盤情報設定部、
前記絶対座標系上における地盤中に深さ方向に沿って延設される仮想構造体を設定する仮想構造体設定部、及び、
前記振動座標系内で伝播された振動に応じた運動エネルギーによる前記杭体及び建築物の変位及び変形を解析する解析部
として機能させ、
前記解析部は、前記絶対座標系における前記仮想構造体と前記振動座標系における前記杭体との間に介在する部位を、当該部位の深度に応じた地質に対して設定された弾性係数により振動する仮想的な弾性体として定義し、前記杭体に入力された前記運動エネルギーによる前記杭体の変位及び変形は、前記仮想的な弾性体が仮想構造体から反力を得て振動するものとして解析される
ことを特徴とする地震シミュレーションプログラム。 - 前記仮想構造体は、前記絶対座標系上において地盤中に深さ方向に延設される仮想壁体であることを特徴とする請求項8に記載の地震シミュレーションプログラム。
- 前記仮想構造体は、前記絶対座標系上において前記杭体内部において深さ方向に延設される仮想軸体であることを特徴とする請求項8に記載の地震シミュレーションプログラム。
- 前記構造体情報設定部は、前記杭体を、深さ方向に連続する単位杭体として分割して設定し、前記単位杭体は、仮想的な弾性体により相互に接続されているものとして設定され、
前記地盤情報設定部は、前記各単位杭体の深さ位置における各部位の弾性係数を設定し、
前記解析部は、前記杭体の変位及び変形を前記単位杭体ごとに解析する
ことを特徴とする請求項8に記載の地震シミュレーションプログラム。 - 前記仮想構造体は、前記絶対座標系上に設定された岩盤上に設置されているものとして設定されているとともに、前記杭体の下端は、前記岩盤に対して滑動可能に又は固定的に接続されているものとして設定され、
前記解析部は、前記解析に際し、所定条件の下で、前記杭体下端の前記岩盤に対する接続状態の設定を切り替える機能を有する
ことを特徴とする請求項8に記載の地震シミュレーションプログラム。 - 前記仮想的な弾性体は、前記杭体の側面にも垂直に、且つ前記仮想構造体の側面に対しても垂直となるように設定されることを特徴とする請求項8に記載の地震シミュレーションプログラム。
- 前記コンピューターを、前記杭体の内部に配置される加速度センサによる測定結果を記録する記録部としてさらに機能させるとともに、
前記地盤情報設定部は、前記記録部に記録された測定結果に基づいて前記弾性係数を設定する
ことを特徴とする請求項8に記載の地震シミュレーションプログラム。 - 地盤に埋入された杭体に支持された基礎部を有する建築物に対する地震による影響を推測する地震シミュレーション方法であって、
空間座標を定義する三次元座標であって前記地震による振動が伝播される座標を振動座標系として振動座標系設定部が設定するとともに、前記空間座標と重畳させて定義される三次元座標であって前記地震による振動の影響を受けない座標を絶対座標系として絶対座標系設定部が設定する座標系設定ステップと、
構造体情報設定部が、前記杭体の前記振動座標系内における座標位置を含む構造体情報を設定するとともに、地盤情報設定部が、前記地盤の地質に応じた弾性係数を含む地盤情報を設定する情報設定ステップと、
仮想構造体設定部が、前記絶対座標系上における地盤中に深さ方向に沿って延設される仮想構造体を設定する仮想構造体設定ステップと、
解析部が、前記振動座標系内で伝播された振動に応じた運動エネルギーによる前記杭体及び建築物の変位及び変形を解析する解析ステップと
を含み、
前記解析ステップでは、前記絶対座標系における前記仮想構造体と前記振動座標系における前記杭体との間に介在する部位を、当該部位の深度に応じた地質に対して設定された弾性係数により振動する仮想的な弾性体として定義し、前記杭体に入力された前記運動エネルギーによる前記杭体の変位及び変形は、前記仮想的な弾性体が仮想構造体から反力を得て振動するものとして解析される
ことを特徴とする地震シミュレーション方法。 - 前記仮想構造体は、前記絶対座標系上において前記杭体を囲繞する仮想壁体であることを特徴とする請求項15に記載の地震シミュレーション方法。
- 前記仮想構造体は、前記絶対座標系上において前記杭体内部において深さ方向に延設される仮想軸体であることを特徴とする請求項15に記載の地震シミュレーション方法。
- 前記情報設定ステップでは、前記杭体を、深さ方向に連続する単位杭体として分割して設定し、前記単位杭体は、仮想的な弾性体により相互に接続されているものとして設定されるとともに、前記各単位杭体の深さ位置における各部位の弾性係数を設定し、
前記解析ステップでは、前記杭体の変位及び変形を前記単位杭体ごとに解析する
ことを特徴とする請求項15に記載の地震シミュレーション方法。 - 前記仮想構造体は、前記絶対座標系上に設定された岩盤上に設置されているものとして設定されているとともに、前記杭体の下端は、前記岩盤に対して滑動可能に又は固定的に接続されているものとして設定され、
前記解析ステップにおいて、前記解析部は、前記解析に際し、所定条件の下で、前記杭体下端の前記岩盤に対する接続状態の設定を切り替える
ことを特徴とする請求項15に記載の地震シミュレーション方法。 - 前記仮想的な弾性体は、前記杭体の側面にも垂直に、且つ前記仮想構造体の側面に対しても垂直となるように設定されることを特徴とする請求項15に記載の地震シミュレーション方法。
- 記録部が、前記杭体の内部に配置される加速度センサによる測定結果を記録する記録ステップをさらに含み、
前記情報設定ステップでは、前記記録部に記録された測定結果に基づいて前記弾性係数を設定する
ことを特徴とする請求項15に記載の地震シミュレーション方法。
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- 2018-09-11 JP JP2018169757A patent/JP7116481B2/ja active Active
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