2017 Fiscal Year Annual Research Report
Study on resilience index of ground resistance for evaluation of required performance of structure
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15K06223
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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Principal Investigator |
山崎 浩之 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 港湾空港技術研究所, 特別研究主幹 (10371759)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金田 一広 株式会社竹中工務店 技術研究所, その他部局等, 研究員(移行) (30314040)
大塚 悟 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (40194203)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 粘り強さ / 護岸 / 防波堤 / 安定解析 / 有限要素法 / 安全率 / 模型試験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
東日本大震災での経験から、設計外力以上の荷重に対して構造物の「粘り強さ」が求められている。しかし、粘り強さがどの程度あるかなどの指標がないのが現状である。また、現行設計では極大地震に対してどの程度の「粘り強さ」があるかについての照査も大切である。
そこで、粘り強さの定量化を目的として、まず、ケーソン式護岸の粘り強さを調べるために構造形式を変えた模型振動台試験を実施した。試験結果を動的有限要素解析による数値計算で解析し、試験結果のシミュレーションが可能なことを確認した。そして、地震荷重増大にともなう、護岸変位の発達特性と各構造形式の関係を考察した。
さらに、ケーソン式防波堤構造物の安定性評価を目的に、別途実施した遠心載荷模型試験の結果を対象に剛塑性有限要素法を用いた数値解析を実施した。実験の条件に応じて、上下流の水位差のない条件と水位差のある条件について、設計法で用いられる慣用解析手法に基づく数値解析の外、防波堤基礎部の浸透力を考慮した数値解析を実施した。模型試験の比較では両手法ともに妥当な解析結果を与えており、慣用解析手法でも合理的な評価が可能であることを明らかにした。
これらの検討をふまえて、構造形式による粘り強さの違いを定量化するために、地震荷重に対するケーソン式護岸の模型振動台試験結果を対象に、従来の設計法で用いられている震度法に基づく安定解析を行った。安定解析では滑動、転倒に対する安全率を調べ、作用震度とケーソンの変位量の関係を検討した。その結果、基準変位量、基準安全率を定義し、これを用いて変位量、安全率を正規化することにより、設計外力以上の地震動が作用した場合の、各構造形式の粘り強さの違いを、定量的に表すことが可能であることを確認した。
以上のように、粘り強さの定量化手法を、従来からの設計法を利用して、ケーソン式護岸について示すことができた。
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