表層地盤の増幅を考慮した地盤-建物連成系の非線形振動モデルの提案

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650574
• 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)
• Keywords: 起振機実験 / 地盤の逆算バネ / 地盤の非線形 / 薄層要素法 / 群杭-地下構造物 / 地盤の減衰効果 / ウエーブレット変換 / 建物振動特性の同定

Research Abstract

1.実地盤の地表面および地表面から50cmならびに1m掘り下げた位置に鉄筋コンクリート製剛体基礎(底面2m×2m、高さ1m)3体を製作し、不平衡重錘型の起振機による加振実験を行い、上下変位の振幅と位相遅れ(上下加振)および水平変位ならびに回転の振幅と位相遅れ(水平加振)の計測結果から、埋込基礎に対する地盤の等価なバネ剛性および粘性減衰係数(逆算バネ)を検出した。ここでは、地表面での水平加振に対する回転角および回転加振に対する水平変位(クロス成分と称する)を検出する方法を開発している。振動数が15Hz〜35Hzの範囲では実験結果は理論解析結果と良く対応していること、それより高い振動数では実験結果が極端に大きくなることが確認できた。
2.杭基礎および埋込基礎の周辺地盤に境界領域を想定し、その領域で地盤の非線形が生じるものと仮定し、薄層要素法を用いて、地盤-杭基礎系および地盤-埋込基礎系インピーダンスの理論解析を行い、加振力と地盤の非線形への進入度との関係を解明している。頂部を加振した場合、地表面近くで地盤は非線形となるが、少し地中に入ると非線形になる率が減少していることが判った。
3.杭支持建物の基礎は、通常、群杭と埋設基礎とで構成されているので、円柱地下室部が4本の杭で支持されているモデルを想定し、杭周および地下室周囲が振動中も円形を保持するという仮定のもとに、群杭-地下構造物の振動特性に対する厳密解を誘導し、数値解析を行っている。地盤の減衰効果は杭部より地下室部の地盤の方が大きく寄与することが判った。
4.建物の常時微動測定記録から、その建物のモードパラメータ(固有振動数・減衰定数)をウエーブレット変換を用いて同定する方法を考案し、実在建物の振動特性の評価を行っている。常時微動のような小さい振幅の振動であっても、測定が適切に行われるならば固有振動数の同定は可能であることが判った

Research Products

• [Publications] 吉澤幹夫: "建物の地震応答に及ぼす表層地盤の影響-(その1)解析モデルと伝達特性-"日本建築学会大会学術講演梗概集. B-2構造II. 329-330 (2000)
• [Publications] 柳井真治: "建物の地震応答に及ぼす表層地盤の影響-(その2)地震応答解析-"日本建築学会大会学術講演梗概集. B-2構造II. 331-332 (2000)
• [Publications] 松岡正純: "杭周辺地盤の非線形性を考慮した動的群杭効果"日本建築学会大会学術講演梗概集. B-2構造II. 367-368 (2000)
• [Publications] 前田幸典: "兵庫県南部地震で被害を受けた建築構造物のウェーブレット変換による動特性の同定"日本建築学会大会学術講演梗概集. B-2構造II. 517-518 (2000)
• [Publications] 西崎誠: "兵庫県南部地震の本震記録を用いた建築構造物の動特性の推定"日本建築学会大会学術講演梗概集. B-2構造II. 403-404 (2000)