土の非線形性を考慮した杭基礎構造の振動モデル

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07650662
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 日下部 馨 神戸大学, 工学部, 教授 (80027250)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 前田 幸典 神戸大学, 工学部, 助手 (00116253) ; 福住 忠裕 神戸大学, 工学部, 助教授 (40031140)
• Keywords: 杭基礎 / 杭基礎-構造物連成系 / 起振機試験 / 土の非線形性 / 非線形応答 / 複素剛性 / モデル化 / 薄層要素法

Research Abstract

本研究は、杭周地盤の密度、合成、減衰などの材料定数が空間的に変化する実状、及び地盤の非線形性を考慮する杭基礎構造の解析並びに実験的研究に基づき、杭基礎構造の動特性である複素剛性と入力動の評価法を提案し、よって合理的な耐震設計を行うのに必要となる杭基礎構造の振動モデルの提案を行うことを目的とする。以下、本年度行った研究で得られた知見を示す。
1.杭周半径方向における地盤性状変化を考慮する上で、杭周に複数円筒状境界層をもつ地盤-杭系モデルを用い、薄層要素法による杭頭加振問題を扱い振動特性を求めた。これより、群杭系のインピーダンスは、非線形性が増すほど杭本数および杭間隔による差異が減少する。杭本数が増加し、加振振動数が高いほど、杭周地盤は深い所まで非線形化が進む。
2.杭と地盤の非線形相互作用問題に関する実験として、起振機を用いた杭頭マス強制加振実験を行い、これより杭-地盤系の非線形挙動の考察を行った。その結果、単杭試験体では杭の曲げ変形が卓越するために、地盤の非線形性の影響が強く現れるのに対して、4本の群杭試験体ではスエイモードが卓越し、杭頭での地盤の剥離による幾何学的非線形性が強く現れるものと解釈され、単杭と群杭では異なった非線形性が発現する。
3.剛基盤上の支持杭基礎-上部構造物連成系の地震応答特性のパラメトリックスタディを、特に剛基盤が傾斜しており、基礎部が平面的にねじりを生じる場合について実施した。この結果、地盤剛性の小さいねじれを生じ易いこと、上部構造物の基礎付近がねじれの影響を最も受け易いことなどの特性が捕捉された。

Research Products

• [Publications] 日下部馨、安田拓矢: "杭周地盤の非線形性を考慮した群杭-地盤系の水平振動特性" 日本建築学会近畿支部研究報告集(構造系). Vol. 36. 285-288 (1995)
• [Publications] 日下部馨、士方勝一郎: "杭基盤と地盤との非線形相互作用" 第4回構造物と地盤の動的相互作用シンポジウム(日本建築学会). 47-56 (1995)
• [Publications] 日下部馨、袋野健一: "長さの異なる杭で支持された建築構造物のねじれ振動" 日本建築学会近畿支部研究報告集(構造系). Vol. 36. 281-284 (1995)
• [Publications] 袋野健一、日下部馨: "杭基礎部に偏心を有する建築構造物のねじれ振動" 日本建築学会大会学術講演梗概集(B構造I). 289-290 (1995)