2002 Fiscal Year Annual Research Report
建築構造物-基礎系の混合型逆問題定式化に基づく形式・サイズ自動選定システム
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12450225
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| Research Institution | KYOTO UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
竹脇 出 京都大学, 工学研究科, 助教授 (20155055)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荒木 慶一 京都大学, 工学研究科, 助手 (50324653)
辻 聖晃 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助教授 (00243121)
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| Keywords | 動的相互作用 / 逆問題 / 応答制御設計 / 表層地盤 / 設計用地震動 / 杭基礎構造物 / 応答スペクトル法 / 波動伝播理論 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は,建築構造物-基礎-地盤連成系としての総合システムを設計用モデルとして扱い,このモデルに対する合理的な設計法を展開,整備することにある。建築構造物の設計では,高層や中低層に関係なく,表層地盤の特性を設計に反映させることが必要不可欠となりつつある。本研究はその要請に直接応えるものである.本年度において以下の成果を得た。
1.杭と地盤の相互作用を表現するために動的Winklerばねを用い、このような杭-地盤系で支持された構造物に対して逆問題型定式化に基づく剛性設計法を展開した。動的Winklerばねには群杭効果を考慮することも可能である。杭-地盤系については連続体としての定式化を採用している点が既提案の方法とは異なり、また、工学的基盤面からの定常振動入力に関する定式化も採用している点が既提案の方法とは異なる。さらに、工学的基盤面下方への波動逸散効果も考慮している。
2.上記の伝達関数を用いた定式化は、各振動数成分に対する応答増幅特性等を評価する場合や、フーリエ変換・逆変換を用いて特定の地震動に対する応答を評価する場合には適しているが、設計用スペクトルとして規定される地震動に対する応答そのものを評価するには、不規則振動論を用いたかなり複雑な定式化を必要とする。本研究では、動的Winklerばねに対して有限要素定式化を導入し、工学的基盤面で応答スペクトルが与えられた場合の上部構造および杭基礎の最大応答を複素数領域における応答スペクトル法により評価する方法を新たに提案した。
3.上記の複素数領域における応答スペクトル法に基づく応答評価法の妥当性を検証するために、実地震観測結果との比較を行なった。その結果、本提案手法は、良好な精度を有することが実証された。
4.上記2の方法と上部構造の逆問題型定式化および杭サイズをパラメターとする杭設計法を組み合わせ、建築構造物-基礎-地盤連成系の実用剛性設計法を提案した。
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[Publications] I.Takewaki: "Robust building stiffness design for variable critical excitations"Journal of Structural Engineering, ASCE. 128(12). 1565-1574 (2002)
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[Publications] I.Takewaki: "Nonlinear surface ground analysis via statistical approach"Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 22(6). 499-509 (2002)
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[Publications] I.Takewaki: "Simplified inverse stiffness design for nonlinear soil amplification"Engineering Structures. 24(11). 1369-1381 (2002)
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[Publications] 竹脇 出: "非定常ランダム地震入力におけるクリティカル包絡線関数"日本建築学会構造系論文集. 559. 85-91 (2002)
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[Publications] I.Takewaki: "Computational soil-structure interaction design via inverse problem formulation"An Int. Journal of Computational Structural Engineering. 2(1). 17-26 (2002)
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[Publications] I.Takewaki: "Fast practical evaluation of soil-structure interaction of embedded structures"Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 23(3). 195-202 (2003)
