2016 Fiscal Year Research-status Report
日本の平野に特有の微地形に起因する建物杭基礎の地震被害メカニズム解明
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16K06566
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
中井 正一 千葉大学, 大学院工学研究科, 名誉教授 (90292664)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
関口 徹 千葉大学, 大学院工学研究科, 准教授 (50451753)
中川 博人 国立研究開発法人建築研究所, 構造研究グループ, 主任研究員 (80713007)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 建物 / 杭基礎 / 地震被害 / 微地形 / 不整形地盤 / 有限要素解析 / 地震観測 / 東北地方太平洋沖地震 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、2011年東北地方太平洋沖地震による特徴的な建物の杭被害、すなわち、細長い谷底平野のほぼ中央に位置する複数の同形状建物のうちの1棟のみが被害を受けた事例を対象に、その被害メカニズムを明らかにしようとするものである。平成28年度は、本研究の実施項目である、[A] 杭被害分析、[B] 対象地区の選定と表層地盤モデルの構築、[C] 地震観測、[D] 数値シミュレーション解析 のうち、[A]および[B]を実施するとともに、[C]および[D]の準備を行った。
まず、[A]杭被害分析では、あらためて国土交通省による杭被害調査結果を精査した。その結果、明らかに「谷地形の中央付近に位置する複数の同形状の建物のうち1棟のみが被害を受けた」事例は全40事例のうちの4例にとどまるものの、敷地内あるいはその近傍で地形が急激に変化したり複雑に入り組んだりしている事例が少なからず存在することが分かった。また、敷地はフラットであるものの、地中地盤構造が敷地内で大きく変化する事例も見られた。次に、[B]対象地区の選定と表層地盤モデルの構築では、上記4例のうち、千葉県船橋市の被害地点（以下、サイトA）を主たる検討対象として選択し、被害事例の詳細確認、現地確認、地形・地盤データ・常時微動計測結果等の収集およびこれらに基づく概略地盤構造のモデル化を行った。
次に、残る2項目の準備として、[C]地震観測では、サイトA内に1箇所、サイトA（微地形分類は谷底平野）近傍の台地上の公共施設内に1箇所の合計2箇所に地震計を設置し、地震観測を開始した。また、[D]数値シミュレーションでは、2次元有限要素法による時刻歴地震応答解析プログラム、および、3次元有限要素法（3次元解析解、2.5次元有限要素用・薄層要素法を併用）による周波数応答解析プログラムの作成・検証・具体的な問題への適用を行った。さらに、解析プログラムの適用性確認を兼ねて、サイトA以外を解析対象とする検討も実施した。
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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、2011年東北地方太平洋沖地震による特徴的な建物の杭被害、すなわち、細長い谷底平野のほぼ中央に位置する複数の同形状建物のうちの1棟のみが被害を受けた事例を対象に、下記のステップを踏むことによってその被害メカニズムを明らかにしようとしている：[A] 杭被害分析、[B] 対象地区の選定と表層地盤モデルの構築、[C] 地震観測、[D] 数値シミュレーション解析。平成28年度当初計画においては、これらのうち、[A]および[B]を実施するとともに、[C]および[D]の準備を行うことを目標としていた。結果的には、いずれの目標もおおむね達成することができている。
すなわち、[A]では、国土交通省による杭被害調査結果を精査し、直接の研究対象となる事例は4例にとどまるものの、敷地近傍で地形が急変したり入り組んだりしている事例が少なからず存在することが分かった。[B]では、千葉県船橋市の被害地点（サイトA）を主たる検討対象として選択し、種々のデータ収集を測るとともにこれらに基づく概略地盤構造のモデル化を行った。[C]では、サイトA内外に1箇所ずつ合計2箇所に地震計を設置し、地震観測を開始した。[D]では、2次元有限要素法による時刻歴地震応答解析プログラムおよび3次元有限要素法による周波数応答解析プログラムの作成・検証・具体的な問題への適用を行った。なお、[D]として、サイトA以外を解析対象とする検討も併せて実施している。これらの成果は、国内外のシンポジウムや論文集に投稿ずみでり、一部はすでに採択されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度（平成28年度）はおおむね計画通り研究を進めることができた。今年度（平成29年度）は、以下を実施する：[B] サイトA表層地盤モデルの詳細化、[C] 地震観測の継続と分析、[D] 数値シミュレーション解析の継続。
このうち、[B]では、サイトA内において簡易な地盤調査を実施し、既存の地盤調査結果と合わせて3次元的な表層地盤構造の把握に努める。既存の地盤調査は谷の長手方向に複数箇所実施されており、その方向に地盤構造があまり変化していないことが分かっている。そこで、今年度は谷の短手方向に2箇所程度簡易な地盤調査を実施し、谷の短手方向の地盤構造の把握に努める。これにより、サイトAの大まかな3次元地盤構造が明らかになるものと期待される。また、[C]では、サイトA内外での地震観測を継続し、観測データの蓄積に努める。ただし、サイト外観測点の敷地借用期限が迫っており、期限内に十分な観測データが蓄積できないことも考えられる。そのような状況への対処法について検討を行う。さらに、[D]では、初年度に実施した解析結果の対外発表を行うとともに、開発した解析プログラムの更なる機能向上を目指す。その結果、および、上記[B]・[D]の成果を踏まえて、更新された地盤構造モデルに基づく観測結果のシミュレーション解析等を実施する。
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| Causes of Carryover |
初年度（平成28年度）当初計画では、サイトA内においてアレイ微動観測を実施すること想定し、そのための観測機器の充実を考えていた。しかしながら、研究実施場所が研究代表者および2人の研究分担者の3者ともに異なることからウィンドウズパソコンが不足する事態となったため、その購入に予算を充てることとした。なお、サイトA内におけるアレイ微動観測は実施していないが、上記今後の推進方策[B]に示した簡易地盤調査で代替が可能であると考えている。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
シミュレーション解析プログラム本体は研究推進者が自ら開発するが、その実行に当たって必要となる可視化ソフト（上記ウィンドウズパソコン用）、および、国際会議等への参加費・旅費等に充てる予定である。
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