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Cumulative Damage Estimation of Steel Piles under High-rige Buildings due to Dynamic Buckling Subjected to Long Period Earthquake

Research Project

Project/Area Number 16H04445
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Building structures/Materials
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

Kimura Yoshihiro  東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (60280997)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 古川 幸  東北大学, 工学研究科, 助教 (30636428)
田村 修次  東京工業大学, 環境・社会理工学院, 准教授 (40313837)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2017: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2016: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Keywords鋼管杭 / 動座屈 / 累積損傷評価 / 液状化 / 高層建築物 / 遠心載荷実験 / 動的曲げ座屈 / 累積損傷 / 機能不全 / 非液状化層 / 回転拘束効果 / 損傷予測法 / 大地震 / 動的不安定現象
Outline of Final Research Achievements

The estimation method of the steel pile’s ultimate strength in the liquefied soil collapsing due to the significant earthquake is suggested. However, there are some cases, in which the steel piles do not fail and can carry the dead load of the building due to the seismic motion.
On the other hand, the steel pile, which has accumulated the damage due to long period earthquakes, might collapse when it experiences the subsequent massive earthquake. In this research, the centrifugal tests are conducted to clarify the steel piles' collapse behavior in the liquefied soil subjected to the multiple earthquakes. Moreover, the steel pile’s ultimate strength and cumulative damage estimation are estimated by numerical analyses.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

杭基礎の損傷の再現及び杭基礎の損傷度を予測するために,様々なパラメータに対して地盤・杭基礎-建物系の縮小模型実験を行うとともに,これまでの研究成果研究業績の知見を踏まえ,地震動特性や地盤特性と杭の損傷度との関係を明らかにし,高層建築物下における鋼管杭の累積損傷度評価法を提案できた。この評価法を元に,将来の予測地震動に対する杭の残存保有性能評価法を確立することで,大地震後に新たに生じる予測地震動に対する杭の保有性能と要求性能の関係性を把握し,杭の補強や取り替えの有無を提示することができた。
以上より,大地震に対して安心・安全な社会を構築するための新たな設計法の確立に寄与することができた。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2018 2017

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] :柱梁接合部により反り拘束されるH形鋼梁の横座屈荷重に及ぼす連続補剛材による座屈変形拘束効果の解明2018

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      木村祥裕,宮夢積,廖望
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      日本建築学会構造系論文集

      Volume: 83 Pages: 1353-1363

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    • Author(s)
      木村祥裕,宮夢積,廖望
    • Journal Title

      日本建築学会構造系論文集

      Volume: 83 Pages: 1353-1363

    • NAID

      130007491090

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      後藤天志郎,的場萌子,木村祥裕,田村修次
    • Organizer
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      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2017-07-12
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      後藤天志郎,的場萌子,木村祥裕,田村修次
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  • [Presentation] Dynamic collapse mechanism and ultimate strength of steel piles in liquefied soil based on centrifuge tests2017

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      Moeko Matoba, Tenshiro Goto, Shuji Tamura, Yoshihiro Kimura
    • Organizer
      11th International conference on Earthquake Resistant Engineering Structures
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    • Int'l Joint Research / Invited

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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