2019 Fiscal Year Annual Research Report
大地震時の軸力変動を考慮した地盤と杭体の破壊過程の解明および杭基礎の終局限界評価
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16H02374
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
田村 修次 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 准教授 (40313837)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河野 進 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (30283493)
木村 祥裕 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (60280997)
林 和宏 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40725636)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 杭基礎 / 大地震 / 耐震設計 / 終局限界 / 沈下 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大地震時において杭基礎の沈下・傾斜による終局限界状態を検討するため、遠心場における地盤‐杭‐構造系の振動実験および杭基礎の鉛直載荷実験、転倒モーメントを伴う静的水平交番載荷実験を行った。その結果、地震時には、杭の拘束圧が大きくなるため杭の周面抵抗が常時よりも大きくなること、地震時の最大傾斜と残留傾斜の関係を示すとともに、地震時の杭沈下の評価法を検討した。また、基礎梁の剛性によって群杭効果が異なることを示すとともに、基礎梁剛性を考慮した群杭フレームモデルで、地震時の杭応力を概ね説明できることを示した。
コンクリート系杭の変形性能については、継続使用性に関わる性能および終局時構造性能の解明を目的にして研究を進めた。軸力を受けるSC杭・PRC杭に代表されるコンクリート杭の曲げ載荷実験約100体の曲げ性能について、コンクリートと鋼管の構成則モデルを変化させた複数の有限要素法プログラムによる曲げ解析結果と比較した。この結果、コンクリート杭を設計で使用するための簡単かつ高精度な解析法を提案できた。
鋼管杭については、塔状比の大きい上部構造物・鋼管杭基礎－液状化地盤系の遠心載荷実験を行い、塔状比や地盤相対密度が異なる場合の、鋼管杭の終局メカニズム形成過程を明らかにした。液状化地盤における杭の弾塑性座屈耐力を考慮した杭の全塑性曲げ耐力及び反曲点深さに基づく水平耐力により、杭全体の保有水平耐力を簡易的に捉えられることを示した。
大地震時の杭基礎の破壊挙動については、超小型モルタル杭を用い、乾燥砂地盤－RC杭－建物連成系の遠心場振動台実験よび遠心場静的載荷実験を多数実施し、RC系杭の破壊過程と終局状態に関する検討を行った。実験ではRC系杭が曲げ破壊するケースとせん断破壊するケースを再現した。研究では、杭破壊で決まる終局限界水平抵抗力評価法を提案検討した。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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