2013 Fiscal Year Annual Research Report
新しい流体・固体連成破壊解析手法の提案と，都市域の詳細な津波解析
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12J08183
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
藤田 航平 東京大学, 地震研究所, 特別研究員(DC1)
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| Keywords | 都市地震解析 / 高性能計算 / 地盤振動解析 / 構造物地震応答解析 |
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| Research Abstract |
流体力による破壊現象を追うことのできる高詳細な津波解析を行うには, 構造物の構造特性を高精度で津波解析に入力することが重要となる. 地震時に構造物が損傷を受けると, 構造特性も低下すると考えられる. そこで, 平成25年度は, 物理モデルベースの解析手法に基づいた地震シミュレーションにより, 地震時の構造物地震被害想定の高度化に取り組んできた. 物理モデルベースの地震被害想定手法では, 地殻や地盤, 構造物の「地理情報データ」と波動方程式などの物理モデルを解析する「解析手法」を組み合わせて地殻・地盤・構造物の特性を反映した構造物群の被害想定が行われている. このような従来の物理モデルベースの地震被害想定手法では, 1)データの誤差などによる解析の入力の不確かさを想定結果に反映できない, 及び, 2)地盤振動解析に1次元の解析手法が使われているなど解析手法の信頼性が必ずしも高くない, という2つの課題がある. そこで, 平成25年度前期は解析モデルの不確かさを解析結果に反映させるための多数回シミュレーション手法を開発し, 平成25年度後期は, 地盤振動解析を1次元手法から3次元手法に高度化した. 1)入力の不確かさの分布が既知のときはこの分布に沿う多数の解析モデルを作成し, それらを計算することで応答の分布を求めることができる. 入力の異なる多数の計算は大規模計算となるので, 本研究ではこれを高性能計算機上で効率良く行う方法を開発した. 開発した手法を京コンピュータ20000ノード上で運用することで, 1時間以内に東京の25万棟の構造物の応答1000ケースを求めることができるようになった. 2)次に, 3次元非線形地盤振動解析を都市地震シミュレーションに組み込んだ. これにより, 1次元の地盤振動解析では求めることができなかった地盤の3次元効果や, 地盤特性を踏まえた構造物応答を求めることができるようになった.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は3次元地盤形状が構造物応答に与える影響や, 構造物データの不確実性の地震想定への反映など, 従来の経験的手法や簡易手法では求めることが難しかった詳細な都市の被害想定に資すると考えられる. この成果は, 以下に述べる論文等に掲載されており, 順調に進展している. 一方で, 都市域の詳細な津波解析の実現には, 流体・固体連成解析手法のさらなる研究が必要となっている.
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度は, 平成25年度に開発した多数回シミュレーション手法と3次元地盤振動解析手法を組み合わせ, これを広域の都市地震被害想定に適用する計画である. 都市地震シミュレーションを広域に適用するには, 京コンピュータなどの高性能計算機の多くの割合を使った大規模計算が必要となる. そこで, 地盤振動解析・構造物応答解析プログラムの効率化と高速化を行う予定である. また, 上記のような都市の構造物一軒一軒を計算する詳細な地震被害想定では、大量の出力が得られるため, 結果の可視化が課題となっている. そこで, 構造物応答のデータ特性と可視化を行う計算機のハードウェア特性に適した効率的な可視化方法を開発する予定である. また, 平成25年度に引き続き流体・固体連成解析手法の開発に取り組む計画である.
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