改良個別要素法による木構造物の地震等による破壊プロセスの解析

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09460072
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 太田 正光 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (20126006)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉原 浩 島根大学, 総合理工学部, 助教授 (30210751) ; 有馬 孝禮 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (10144057)
• Keywords: 改良個別要素法 / 木質構造体 / 倒壊プロセス / 3次元シュミレーション / 筋交い / 非対称構造 / 動的負荷

Research Abstract

前年度までで、木構造における接合部の破壊挙動は、静的負荷を受ける場合と動的負荷を受ける場合とで異なることが実験的に確かめられ、また、破壊の過程を改良子個別要素法によりシュミレートすることが可能なことが示された。また、2次元、ならびに簡単3次元の軸組構造体の、倒壊過程のシュミレーションの可能性が示された。この成果を踏まえて、今年度は2階建ての3次元軸組構造体のシュミレーションを可能にするべく、プログラムにさまざまな改良を加えた。このプログラムでは、柱、梁、土台、筋交いなどの軸要素を、4列に配置された個別要素ならびに要素間バネによって構成した。前年度までは、シュミレーション対象となる軸組構造体の構成が変わるごとにプログラムを作り直していたが、それぞれの軸要素をモジュール化することにより、複雑な構造体にも対応出来るように改良した。
2階建ての建物に、筋交いをさまざまなパターンで配置したものに対して、土台部に動的負荷を与えた場合をシュミレートした。その結果、筋交いが非対称に入った構造では、建物が回転しながら倒壊していくなど、現実に起こりうる現象をよく再現することができた。
また、計算に用いた筋交い配置パターンと同じ構造を持つ1/9縮尺の模型を用いた動的負荷実験を行った。その結果、実験とシュミレーションは、接合部が破壊していく順番や、建物が倒壊していくプロセスにおいて非常によく一致した。
本研究においては、まだ、定量的な強度データを得るに至っていないが、定性的には、強烈な地震を受ける場合の、軸組木構造体の倒壊過程を予測するのに非常に有用な手段となり得ることが示されたと考えている。