特別セッション・トピックス

ファビオ・ビオンディーニ 1、アレッサンドラ・マリーニ 2

1.イタリア・ミラノ工科大学土木環境工学科

2.イタリア、ベルガモ、ベルガモ大学工学・応用科学部

仙台フレームワークと持続可能な開発目標に沿い、持続可能性は、気候変動下での老朽化や構造物の劣化によって潜在的な影響が悪化する自然災害や人為的災害に対する安全性と回復力を包含し、建築物、橋梁、その他のインフラ施設のライフサイクル全体を通じて環境的、経済的、社会的影響を低減することを目指す。これらの問題に対処するため、構造工学は、環境効率、耐久性、安全性、信頼性、堅牢性、機能性、回復力といった複数の性能要件を組み合わせることにより、持続可能な構造物やインフラシステムの設計、維持管理、運用を促進するライフサイクル指向のアプローチへとパラダイムシフトし、大きな転換期を迎えている。このように、典型的なリスク管理の側面と持続可能性の要件を相乗的に補完する全体論的アプローチが求められている。

本特別セッションは、このようなニーズに対応し、持続可能な構造物やインフラシステムのライフサイクル設計と評価に貢献することを目的としており、以下の目標に沿った貢献を歓迎する：

- 環境効率とライフサイクルを、安全性、信頼性、堅牢性、機能性、回復力と組み合わせた持続可能性のコンセプトの実施を通じて、持続可能で公平な経済的、社会的、環境的発展のために、排出量の削減と建築遺産のグリーン化を奨励する；

- 持続可能性の実現プロセスにおける構造工学の中心的役割を推進する；

- ライフサイクル全体にわたる構造物の性能と影響を考慮し、個々の構造物から都市やインフラシステムの規模に至るマルチスケールアプローチによって、建築環境の設計と評価の視野を広げる；

- 効果的な持続可能性を達成するためのライフサイクル・アプローチの必要性について、技術的、社会的、政治的な認識を高め、専門的な実務への適用と規制の枠組みへの導入を促す。

ReLUIS WP13「構造物およびインフラシステムのライフサイクル広告持続可能性に関する研究プロジェクト」主催(https://www.reluis.it/en).ReLUISプロジェクトは、イタリア市民保護省(https://www.protezionecivile.gov.it/en).

ドミニカ・ビシエツ 1、トマーシュ・マレスカ 1、パウリナ・オバラ2

1.ポーランド、オポレ工科大学

2.ポーランド、キェルツェ工科大学

土木工学で使用される軽量構造物は、世界中でますます使用されるようになっている。軽量構造システムの継続的な開発により、構造物は自重よりもはるかに大きな荷重を支えることができるようになった。軽量構造物とは、建設資材が比較的少量で、設計パラメータが極めて高いことで、これまで建設されてきた類似の構造物とは一線を画す土木構造物である。例えば、屋根や橋のスパンが大きく、中間支柱がなく、建物、塔、マストの高さがかなり高く、建物、タンク、貯水池の有用面や自由体積が極めて大きい構造物である。空間格子構造、プレートおよびシェル構造、ドームおよびメンブレン、高層建築物、タワー、貯水池、橋梁、薄肉構造、張力構造、ケーブル構造、空気圧構造など、以下のすべてのトピックが含まれることを意図している。構造性能を向上させた効率的な構造形式を得るための構造最適化スキームを採用した革新的な構造設計方法論、従来の構造断面よりも耐荷重性を向上させた構造断面などは、導入する価値がある。上記で定義された材料や構造であれば、どのようなものでも議論可能である。従って、この特別セッションでは、あらゆる種類の軽量構造物の解析、評価、耐久性、リハビリテーションを取り上げ、特にそのような構造物のライフサイクル設計、評価、維持管理、マネジメントに重点を置く。様々な荷重（静的、動的）下での軽量構造の実験的、数値的解析や、革新的な建設・改修方法に関する発表も歓迎する。 このため、この特別セッションは、軽量構造工学のライフサイクルにおける現在のトレンドの一部となっている。

フィリッポ・ジュストッツィ 1、ジェラルド・フリンチ 2

1.オーストラリア、メルボルン、RMIT大学

2.バージニア工科大学（米国バージニア州ブラックスバーグ

本セッションでは、道路と空港に焦点を当て、交通インフラにおける温室効果ガス排出削減の緊急の必要性を取り上げる。輸送インフラの建設、維持管理、使用済み段階での廃棄が環境に与える影響が大きいことを考えると、ライフサイクルアセスメント（LCA）の原則と環境製品宣言（EPD）を統合することは、ネットゼロ目標を達成する上で極めて重要である。

こうした課題に取り組むため、現在、いくつかの主要分野で研究が進んでいる。グリーン公共調達（GPP）は、公共プロジェクトにおいて環境に優しい材料や技術の使用を奨励し、当初からカーボンフットプリントの削減を目指している。さらに、再生コンクリート、アスファルト、革新的な複合材料などの低炭素材料の開発と導入により、建設と維持管理活動に伴う排出量が削減されている。

道路や空港の低炭素設計とメンテナンス戦略も重要である。これらの戦略には、資源消費と排出を最小化するための設計プロセスの最適化、再生可能エネルギー源の導入、環境への影響を抑えながらインフラの寿命を延ばす効率的なメンテナンスの実施などが含まれる。

本セッションでは、革新的な材料や建設技術のLCAから、政策枠組みや成功した適用事例のケーススタディまで、幅広いトピックを取り上げる。また、EPDの作成を目的としたLCAの実施方法論についても掘り下げ、意思決定におけるLCAの役割と、環境パフォーマンス報告の透明性を高めることを強調する。また、これらの持続可能な実践の経済的・規制的な意味合いについても、短期的・長期的な利益と課題の両方を考慮しながら検討する。

本セッションは、専門家、政策立案者、業界関係者が一堂に会することで、知識交換と協力を促進し、持続可能な交通インフラを推進することを目的としている。参加者は、道路や空港の設計と維持管理におけるLCAの原則とEPDの効果的な統合について包括的な理解を得ることが期待され、ネット・ゼロ・エミッションに向けた進展を促進する。

ヤオハン・リー 1、ジュンリン・ヘン 2、ユー・ドン3、ダン・フランゴポール4

1.香港メトロポリタン大学建設・品質管理学部（中国、香港

2.中国、成都、四川大学土木工学科

3.香港理工大学土木環境工学科（中国、香港

4.米国、ベツレヘム、リーハイ大学、土木環境工学科

気候変動の影響により、異常気象の頻度と強度は世界的に高まっている。同時に、気温の上昇と二酸化炭素濃度の上昇は、土木インフラの老朽化と劣化を加速させ、構造物の破損リスクを高めている。これらの影響は、耐用年数を通じてシステムの性能、安全性、信頼性に重大な脅威をもたらす。したがって、民間、公共、コミュニティの各レベルにおいて、土木インフラの気候変動に対する回復力を強化するためには、デジタル・ツインのような先進技術を取り入れた適応・緩和戦略が緊急に必要とされている。特に、これらの戦略や新しいアプローチをライフサイクルの中で統合することが不可欠である。デジタルツインは、ライフサイクル管理アプローチと統合されたとき、変化する環境におけるシステムの長期的な性能をシミュレーション、監視、評価、予測、最適化するためのモデルとデータを相乗的に活用することで、卓越した能力を提供する。本特別セッションは、研究者が一堂に会し、最先端の知識を交換し、従来のライフサイクル管理とともにデジタル・ツインを活用し、土木インフラの気候変動に対する回復力を高めるための共同研究を促進することを目的としている。本セッションでは、以下の分野に焦点を当てますが、これらに限定されるものではありません：(1)予測モデルによる劣化や気候変動下でのライフサイクル性能評価 (2)老朽化インフラのためのインタラクティブな構造デジタルツインをサポートする新しいフレームワーク、方法論、ハードウェア (3)極端な事象にさらされる脆弱性、リスク、回復力を分析するためのライフサイクル評価にデジタルツインを活用する；(4) バーチャルリアリティ(VR)、拡張現実(AR)、複合現実(MR)を通じたデジタルツインとメタバースの統合 (5) 高度な不確実性の定量化とモデリング (6) 気候への適応、緩和、意思決定に関連するライフサイクル管理

ジビン・リン 1、ジ・ダン2、フジアン・タン 3、ホン・パン4

1.ジビン・リン（ノースダコタ州立大学准教授、ファーゴ、米国

2.埼玉大学、日本

3.大連理工大学（中国・大連

4.ノースダコタ州立大学（ND州ファーゴ、米国

説明

土木インフラは、老朽化の影響、さまざまな運用条件、環境への影響など、さまざまなストレスに直面している。そのため、使用中の健康状態を把握し、タイムリーな状態評価を行うことが極めて重要である。気候変動はインフラの劣化を悪化させ、タイムリーな健全性評価の緊急性を強調しています。最近のセンシング技術とデータマイニングの進歩は、土木インフラの構造健全性モニタリング（SHM）の飛躍的な進歩に拍車をかけており、特に、新たに登場した人工知能（AI）と機械学習のアプローチは、データ駆動型とAIを強化したSHMをさらに強化し、構造物の完全性、耐久性、回復力を目指している。

本特別セッションの目的は、SHM 分野の第一人者が一堂に会し、この領域における最新の進歩を探求することである。その目的は、構造物の安全性と完全性に関する我々の理解を形成するユニークな特徴に焦点を当てながら、多様なトピックを網羅するフォーラムを創設することである。

寄稿の可能性があるトピックは以下の通りだが、これらに限定されるものではない：

構造センシング技術とセンサーの進歩

振動に基づくSHM

非破壊検査と試験、振動に基づくSHM

信号処理、損傷検出、条件付き評価

構造モニタリング、ロボット工学、コンピュータビジョン

幅広いエンジニアリング・アプリケーションにおけるSHM

SHMにおけるAI、データ駆動型、デジタル・ツイン・アプローチ

ダナダ・カンタ・ミシュラ 1、ガーフィールド・グアン 2

1.RaSpect AI、香港、香港特別行政区

2.コンハブフォーム・コンストラクション・テクノロジー社、香港、香港特別行政区

AIを活用した建築インフラの自律的点検とライフサイクル維持管理

特別セッションの提案

インフラシステムの老朽化と複雑化に伴い、インフラ管理における効率性、正確性、費用対効果を高める革新的なアプローチの必要性が最重要視されている。本特別セッションは、人工知能（AI）を活用してインフラのライフサイクル管理分野にどのような変革をもたらすことができるかを探ることを目的としている。

本セッションでは、インフラ点検・保守のためのAIを活用した最新技術に焦点を当て、以下の主要分野を取り上げる：

AIベースの検査と欠陥検出：コンピュータ・ビジョンと機械学習を活用した自動外観検査、状態評価を強化するためのセンサー・データ解析の統合、データの可用性と統合における課題への対応。

予知保全と意思決定支援劣化予測のためのAI駆動モデルの開発、メンテナンス計画を最適化する意思決定支援フレームワークの設計、デジタルツインのような新技術とAIの統合の探求。

自律点検・保守ロボット：自律的なインフラ作業への無人航空機や地上ロボットシステムの応用を紹介し、これらのシステム導入における技術、運用、規制上の課題を取り上げる。

学際的視点とガバナンス：コンピュータサイエンス、サイバーセキュリティ、政策立案などの分野の知見を取り入れ、AIを活用したインフラ管理の広範な意味を取り上げ、責任ある展開に必要な倫理的、法的、ガバナンスの枠組みについて議論する。

この特別セッションは、研究者、実務家、業界の専門家が一堂に会することで、分野横断的なコラボレーション、知識の共有、革新的なソリューションの開発を促進することを目的としている。このセッションは、重要な課題を特定し、それに対処するためのプラットフォームとして機能し、実践的なケーススタディを紹介し、インフラストラクチャライフサイクル管理におけるAIの効果的な統合のためのガイドラインと標準の進展に貢献する。このセッションは、構築されたインフラの最適化におけるAIの役割について将来を見据えた探求を提供するものであり、会議に付加価値をもたらすものと確信している。

野村康寿 1、古田仁 2、ナカティ・カトバ3、川村慶4、柄本久生5

1.立命館大学、草津、志賀、日本

2.大阪都市大学（日本、大阪

3.セントラルフロリダ大学（フロリダ州オーランド

4.山口大学（山口県宇部市

5.鳥取大学（日本、鳥取

近年、構造物の健全性を効率的かつ正確に評価することの重要性と緊急性が高まっている。メンテナンスの負荷とコストを軽減するため、AIとデータサイエンスを活用したスマートメンテナンスに大きな注目が集まっている。スマート・メンテナンスには、超音波、電磁波、レーザー、レーダー技術、高度な画像処理技術など、さまざまな非破壊検査手法が含まれる。

本セッションでは、人工知能、インテリジェント・システム、データ・サイエンスの、点検、監視、保守などのインフラ課題への適用可能性と実社会への応用を探る。本セッションは、この分野における最新の進歩と実用的な実装の包括的な概要を提供することを目的としています。以下を含むがこれに限定されない様々なトピックに関するディスカッションを募集する：

予知保全と異常検知のための機械学習とディープラーニング技術

確率論的評価と意思決定のためのベイズ的アプローチ

構造ヘルスモニタリング（SHM）システムとスマートテクノロジーとの統合

リアルタイムモニタリングのためのスマートセンサーとIoTデバイスの開発と応用

メンテナンス戦略強化のためのデータ融合と高度分析

AIを活用したメンテナンス・ソリューションの事例紹介

革新的な非破壊検査法とその有効性

AIとデータサイエンスのインフラへの応用における課題と今後の方向性

本セッションでは、研究者、実務者、業界の専門家がそれぞれの見識を共有し、課題を議論し、スマートメンテナンス技術を通じてインフラの長寿命化と信頼性向上を目指す最先端のソリューションを発表する場を提供する。

ラウラ・イエリモンティ1、シモン・ラフラム2、アヤン・サドゥ3、イリア・ヴェナンツィ 1

1.ペルージャ大学、ペルージャ、イタリア

2.アイオワ州立大学（米国アイオワ州エイムズ

3.ウェスタン大学（カナダ、オンタリオ州、ロンドン

近年、橋、ダム、その他の重要なインフラストラクチャーに関わる数多くの大惨事が世界中で発生し、多大な損害、混乱、さらには人命の損失につながった。これらの構造物の評価・管理手順は、往々にして時代遅れであり、現在の設計・維持管理要件に対して不十分である。また、効果的かつタイムリーな対応を保証するためには、限られた財政的・人的資源を使い、短期間で実施しなければならない。

そのため、インフラの安全性と回復力の向上を目指した意思決定プロセスを支援する適切なツールの開発が急務となっている。最適なインフラ管理計画、リスク軽減戦略、復旧活動のための効率的なアプローチを開発するためには、効果的な資源配分が極めて重要である。この意味で、構造ヘルスモニタリング（SHM）は、リスク評価と意思決定手順を支援することができる。

従来の設計・管理手法がライフサイクル解析に基づく手法に取って代わられることは珍しいことではなく、ライフサイクル解析は、システムの耐用年数にわたってより広範な性能指標を考慮することを可能にする。ライフサイクル分析では、設計の不確実性を考慮し、複数のハザードが同時に発生したり相互作用したりする影響を考慮し、潜在的な劣化や進行性の損傷に対処することができる。このようなライフサイクル解析手順の中にSHMシステムを統合することは、SHMの便益を定量化する上で有用である。例えば、このような事前モデルを活用することで、SHM システムをどのように利用すれば、複数のハザード条件における構造状態の不確実性を低減できるかを理解することができる。

本特別セッションは、SHMに基づく老朽化橋梁のリスク分析手法と、ライフサイクルの観点から最適な管理と意思決定を行うためのアプローチに焦点を当てる。従って、本特別セッションは、SHM、橋梁リスク評価および管理に携わるコンサルタントと研究者の対話を促進し、技術的進歩だけでなく、ケーススタディや現場経験を結集する。

イアニス・クセニディス 1、エリザベテ・R・テイシェイラ 2

1.ギリシャ、テッサロニキ、テッサロニキ・アリストテレス大学

2.ISISE-UM 構造工学サステイナビリティ・イノベーション研究所（ポルトガル、ギマランイス、ミーニョ大学

EUの生態系は驚くほど劣化しており、自然災害の影響を増大させ、炭素回収・貯留の目標達成を効率的に妨げている。最近EU理事会で採択された自然回復法は、生態系、生息地、種の回復を目的とした欧州初の包括的な法律であり、生物多様性と回復力のある自然の長期的かつ持続的な回復を可能にし、EUの気候緩和と気候適応の目標達成に貢献し、国際的な約束を果たすことを目的としている。

その中で土木工学が果たすべき役割は、歴史上初めて逆向きに実施することが求められるという、斬新なものである：人間の生活を自然環境に合わせるのではなく、人間の生活を確保するために自然を回復させることが求められているのである。ライフサイクル土木工学は、長年にわたって議論され、推進され、実施されてきたが、その結果は明らかに満足のいくものではなかった。したがって、土木工学の研究、教育、実践に関する早急な対応と、おそらくはパラダイムの転換が必要なのである。

特別セッションの範囲は、自然回復に向けたより効果的なライフサイクル土木工学の全領域について世界的規模で議論することである。そのため、以下の具体的なトピックについて、研究、教育、実践の幅広い分野からの投稿を歓迎する：

自然災害と気候変動が土木工事に与える影響。

インフラのライフサイクル全体における炭素管理。

長期的な自然保護に資する都市計画と都市計画の実行の整合。

復元力、解体、プレハブ化、ライフケア、構造物の長寿命化のための土木工事設計。

ライフサイクル・エンジニアリングに取り組む地方自治体の能力と、災害に強い対策やリスク管理に対するそれぞれの基準。

建築環境システムにおける社会技術システムとヒューマンファクター。

効果的なライフサイクル土木工学のためのデジタルツールの活用。

自然回復のための土木工学に関する専門的・学術的訓練。

ロビー・キャスピール 1 陳建炳2、馮徳成3、余暁輝4、周昊5、任暁丹2、高翔玲2、 Lu-Chuan DING 2

1.ゲント大学（ベルギー、ゲント

2.同済大学（中国・上海

3.中国、南京、東南大学

4.中国、桂林、桂林科技大学

5.中国・広州華南理工大学

2000年から2019年までに記録された災害は、2兆9700億米ドルの経済損失と約123万人の人命をもたらしたと推定されている。これらの損失の大半は、地震、火災、爆発、テロ攻撃、車両衝突、洪水、地滑り、さらには人為的ミスなど、極端または異常な事象による構造物の崩壊に起因している。世界が極端な事象の頻度と強度の増加傾向に直面している現在、偶発的な荷重に耐えることができる十分な信頼性と堅牢性を備えた構造物を設計することは、間違いなくこれまで以上に重要になっている。極限事象は低確率・高結果の現象であり、土木構造物の全ライフサイクルの中でいつでも発生する可能性があることを考慮すると、新設構造物だけでなく既設構造物についても、これらの事象に対する耐崩壊性を考慮した設計・評価を行う必要がある。さらに、最適な意思決定の枠組みの中で、構造物の信頼性、頑健性、崩壊に対するリスクを定量的に評価することが必要である。

この特別セッション（SS）は、偶発的な荷重にさらされる新設および既存の構造物の設計や評価において、構造物の耐崩壊性能に関する理論的側面、実験結果、数値モデリング、実践的な提言に取り組む科学者、学者、実務技術者が一堂に会することを目的としている。対象範囲は以下の通りである：

偶発的な荷重を受ける工学構造物やシステムの信頼性解析と脆弱性モデリング；

代替負荷経路のモデリング、経年劣化効果、システムの信頼性、構造的堅牢性に関連するリスク分析；

信頼性計算、ロバスト性の定量化、重要な土木インフラのリスク評価における確率論的力学の進歩；

損傷/破壊力学に基づく決定論的および確率論的破壊/崩壊解析；

信頼性に基づく設計の最適化と性能に基づく構造物の崩壊に対する設計；

気候変動が、マルチハザード構造物や土木構造物のライフサイクルを通じた安全性と意思決定に与える影響。

このセッションでは、理論的な発展と、さまざまな構造システムを含む応用の両方が特に歓迎される。

ヤープ・バッカー 1、ハン・ローバース 2

1.オランダ、ユトレヒト、Rijkswaterstaat

2.北ホラント州、ハーレム、北ホラント州、オランダ

ライフサイクルを考え、行動することは、土木構造物やネットワークの設計、建設、維持管理、運用に携わる者にとって、ますます重要になってきている。前世紀の戦後、あらゆる種類の大規模建設プロジェクトが大々的に展開された工業化時代を経て、土木資産の老朽化は重大な関心事となっている。社会は主にこれらの資産に依存しているが、時間の経過と社会的要求の変化により、これらの資産は徐々に疲弊し、技術的にも機能的にも陳腐化している。必要な莫大な投資は、経済的課題であり、環境への負荷でもある。また、人的・物的資源の不足、文化的価値のある土木構造物も、この課題に拍車をかけている。LCMは、土木構造物のライフサイクルにおける性能、リスク、コストの複雑かつダイナミックな相互作用に対処するものである。ライフサイクルを考え、行動することは、土木構造物が将来のニーズに適合し、予想される出来事や予期せぬ出来事に強く、長期にわたって費用対効果が高いことを保証するために不可欠である。

この特別セッションの目的は、ライフサイクルの意思決定を支援する方法論と技術である。これには、将来リスクの定量化手法、将来性能の定量化手法、ライフサイクルにわたる将来コストの定量化手法などが含まれる。また、これらのパラメーターを管理するために必要なデシジョンパラメーターを組み合わせる方法論や、LCM要素の組み合わせに基づく統合的なデシジョンサポートも含まれる。

Helena Gervasio 1 , Jose Matos 2 , Xin Ruan 3 , Michael Dawson 4

1.コインブラ大学、コインブラ、COIMBRA、ポルトガル

2.ポルトガル、ミーニョ大学土木工学部、ギマラエス、2

3.中国・上海同済大学土木工程学院

4.オーストラリア鉄鋼協会、オーストラリア、ニューサウスウェールズ州ピンブル、サステナビリティ

地球温暖化によって引き起こされる気候変動の影響は、世界中で経済的、環境的、社会的に甚大な影響をもたらしている。世界は気候緊急事態にあると考えられており、気温上昇を抑制し、このような影響を緩和するためには、早急な脱炭素対策が必要である。EUの脱炭素化目標は、2030年までに温室効果ガス排出量を少なくとも55％削減し、2050年までに気候ニュートラルにすることである。

本特別セッションは、低体積・低運用炭素の構造物やインフラのライフサイクル設計と評価に焦点を当てる。したがって、この特別セッションは、気候変動の影響を緩和し、より持続可能な建設部門を促進するために、研究者が一堂に会して知識を交換し、協力関係を促進することを目的としている。(i)低炭素材料、(ii)適応性と解体性を考慮した設計、(iii)建築物／橋梁のライフサイクル炭素排出量の評価、(iv)デジタルツールに基づく炭素評価、(v)レジリエンス向上に向けたライフサイクル炭素設計と評価。