北海道大学 研究シーズ集

社会基盤:6件

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  • リン酸カルシウムを用いた新しい地盤注入材

    自然界の生物の歯や骨の主な成分であるリン酸カルシウム化合物で地盤を固める画期的な低環境負荷型注入材

    地盤注入材(グラウト)の新たなセメント物質としてリン酸カルシウム化合物(以下CPC)に着目し、CPCの析出とCPCによる砂の固化に関する最適条件を検討した結果、ケミカルグラウトとバイオグラウトという2種類の新しい利用可能性が明らかになった。

    • 図-1 ウィスカー状CPC結晶の電子顕微鏡画像

    研究の内容

    環境負荷が小さい新たなグラウトを開発するために、自然界の生物によって生成される鉱物(バイオミネラル)の中でも歯や骨の主な成分であるCPCに着目し、CPCが析出する最適条件の検討およびCPCで固化させた砂供試体の一軸圧縮試験を実施した。その結果、CPC析出試験ではpHが弱酸性から中性付近に上昇することに伴い、析出体積の増加傾向が認められた。また、CPCで固化させた砂供試体の一軸圧縮強さは約90 kPaまで達し、砂質地盤が液状化しない一軸圧縮強さの目安である50~100 kPaを満足した。供試体片の電子顕微鏡観察からは、ウィスカー状のCPC結晶が確認された(図-1)。以上より、自己硬化性を利用したケミカルグラウトと析出体積のpH依存性を利用したバイオグラウトという、2つの新しいグラウトとしての利用可能性が示された。

  • 免震構造の極限挙動解析

    巨大地震への備えとして

    当研究室では免震構造の高度な解析技術を開発しており、巨大地震に対する免震建物の極限挙動の予測、および巨大地震に備える各種対策を提案することができます。

    • ◆免震建物の極限挙動◆

    • ◆免震建物の地震応答解析◆

    • ◆免震積層ゴムの熱伝導解析◆

    研究の内容

    免震建物では、地震時に免震装置が柔らかく変形することにより上部建物に発生する応答加速度を大きく低減し、耐震安全性を向上させることができます。一方で、南海トラフ巨大地震などによる設計想定を超えた地震動に対しては、建物の擁壁への衝突や免震装置の座屈・破断などの極限事象が生じる恐れがあります。免震建物の極限挙動を精緻に予測する解析技術を用いることにより、極限事象の発生を予見したり、その発生を抑えるための対策を検討したりすることが可能となります。

  • セメント硬化体の物質移動予測モデル

    Prediction of transport properties of cement-based materials

    コンクリートは、広くインフラとして使用されており長寿命化はサステイナブル社会構築のため必須である。それを実現するためには適切な性能予測技術が不可欠である。そこで本研究ではコンクリートを構成している硬化セメントペーストの物質移動予測を行った。

    研究の内容

    コンクリートなどの多孔体の物質移動性能は含まれる空隙量に依存しているが、空隙量のみだけでなく各相の空間配置も影響を及ぼしている。そこでコンクリートの物質移動性能を予測するために、その構成材料である硬化セメントペースト(HCP)の物質移動性能の予測を行った。HCPの断面を反射電子像で観察した結果を図1に示す。各相が分散している様子がわかる。これより各相を抽出し自己相関関数を計算を行い、これに基づき各相を3次元空間に配置を行い、図2に示す3次元イメージモデルを構築した。このモデルにより拡散係数を有限差分法によって算出した結果と実測値の比較を図3に示す。推定値と実測値は異なる試料においてもよく一致していることから、本モデルによる拡散係数推定手法によりセメント硬化体の拡散係数は予測可能であることが示された。

    胡桃澤 清文 准教授 Kiyofumi Kurumisawa
    博士(工学)
  • 集約型コンパクトシティ計画

    人口減少時代の都市集約化の方法論

    本研究室は、人口減少時代の都市において最先端の課題である、集約型コンパクトシティをわが国で初めて提案し実践している。人口が激減する夕張市において、市や住民と協働し、集約型コンパクトシティの構想を提案し、実際に市街地集約化の事業を進めている。

    • 当面の市街地像2020 >>>
      地区ごとにコンパクト化

    • 将来の市街地像2030
      南北軸に市街地を集約化

    • 真谷地地区集約化事業
      (2013-2014)

    研究の内容

    夕張市において集約型コンパクトシティをわが国で初めて実践し、コンパクト化による適切な市街地形態への再編や、地域コミュニティ形成のための移転集住の仕組みづくり、都市基盤施設に係る維持管理費用の削減を進めている。集約型コンパクトシティへのプロセスとして、はじめの10年間は市街地内で集約化を進めて地域コミュニティを維持し、その後の10年間で都市軸となる中心拠点への集約化を推進する。これにより、都市をコンパクト化しながら住民は夕張市内に安心して住み続けることができる。すでに、夕張市と共同して、夕張市真谷地地区の地区内集約化事業を行い、住民の移転集約が完了している。
    研究室の取り組みは研究論文やマスコミで公表され、同様の課題を抱える都市から多くの反響がある。

  • 市街地におけるプロビーム道路照明に関する研究

    市街地における夜間の横断歩行者事故を防ぐため、ヘッドライトとの協調によりドライバによる横断歩行者の発見を早めるプロビーム道路照明を開発している。プロビームとは、灯具配光を車両の進行方向に照射する照明方式である。

    研究の内容

    プロビーム道路照明の要件と機能の整理を行い、光学シミュレーション・視認性評価実験から、道路上の横断歩行者の視認性を高める具体的なプロビーム照明の配光設計を行っている。試作灯具を用いて静止状態の視認性評価と映像による横断歩行者の発見時間計測を行った。その結果、対向車線を含めた道路空間全体の視認性が高く、右からのみでなく左からの横断歩行者の発見時間を高めることを明らかにできた。今後、試作した灯具を発展させ、道路灯として実用化に向けた灯具の設計と開発を現在行っている。

  • 人口3割減時代における公共施設の再編

    「まちの整体」と生活圏のグランドデザイン

    北海道では近い将来消滅すると予想される集落は百数十にのぼるといわれる。「まちの整体」は、地方で未利用・低利用なまま抱えられている公共建築群の再編を軸にしながら、人口3割減時代を見据え、地方都市の広義の適正規模化を図るものである。

    • 上士幌町セントラルベルト構想

    研究の内容

    北海道河東郡の上士幌町は、他の北海道の自治体と同じく急速な人口減少に直面している。1965年には10,309人であったのが、2010年にはその約半分にまで減った。2040年には3,222人へと減少すると推計されている。そのような中、平成24年度に「5,000人のまちづくり」を目指す10のテーマを定め、その第1番目として「公共施設の配置等グランドデザイン作成」を掲げた。
    公共施設の再編については、都市部の自治体では一般に、施設数のコントロールによって財政的な圧迫を改善することが目指される。上士幌町の課題と目的はそれが第一義ではない。人口が1万を割るような小さなまちでどのような豊かな暮らしが実現できるのか、そのために公共施設が果たす役割は何かからはじまる再編の意義を探求している。