2018 Fiscal Year Annual Research Report
Cumulative Damage Estimation of Steel Piles under High-rige Buildings due to Dynamic Buckling Subjected to Long Period Earthquake
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16H04445
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
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)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古川 幸 東北大学, 工学研究科, 助教 (30636428)
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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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 液状化 / 高層建築物 / 鋼管杭 / 動的曲げ座屈 / 累積損傷 / 機能不全 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1)複数回地震動を受ける鋼管杭の動的不安定化の進展
一回の地震動では動的曲げ座屈を生じなかったケースのうち，複数回，同じ入力地震動を受ける鋼管杭に塑性歪が蓄積していく過程を明らかにする。杭に作用する初期圧縮軸力及び地震時の変動軸力による杭頭及び杭地中部での損傷発生過程と杭の鉛直支持能力喪失過程を明らかにする。パラメータは，地盤特性（Dr=30~90%），杭細長比（断面と杭長），上部構造物の固有周期と地震動特性（地震力の大きさと卓越周期など）とし，特に地震動特性や地盤特性により，一回の地震動で杭が損傷するレベルと，一回では損傷が顕在化しないものの，複数回により杭の損傷が蓄積し，顕在化する地震動レベルの組み合わせに着目し，上屋構造物の不同沈下等による機能不全に至るまでの傾斜との関係を明らかにした。
2)経験した地震動により鋼管杭に内在する損傷度と予測地震動による杭の損傷予測法の確立
１回の地震動による鋼管杭の塑性歪の蓄積と動的不安定化の進展，そして動的曲げ座屈による上屋構造物の不同沈下の発生と機能不全に至るまでの傾斜を，地震動の大きさ，地震動の回数，地盤特性（地盤密度，液状化後の地盤周期など），上屋構造物の特性（杭に作用する初期軸力比，変動軸力比，水平力（重量，固有周期）など）のパラメータから明らかにし，傾斜するまでの杭の損傷度指標を提案した。
さらに，これまでの大地震（2011年 東北地方太平洋沖地震，1995年 兵庫県南部地震）を受けた鋼管杭基礎を有する高層建築物を調査し，その周辺の地盤特性（N値の柱状図や地震後の液状化の状態），想定入力地震動，上部構造物の振動特性，鋼管杭の形状や配置などのデータを元に，各鋼管杭の損傷度指数を求め，予測地震動に対して杭が動的曲げ座屈を生じるまでの残存保有性能を評価したことで，次の生じうる大地震に対する建築物に傾斜が生じる可能性を検証した。
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| Research Progress Status |
平成30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 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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