2018 Fiscal Year Annual Research Report

Mechanism analysis of earthquake damage to pile foundations due to characteristic micro landform of plains in Japan

Research Project

Project/Area Number	16K06566
Research Institution	Chiba University
Principal Investigator	中井正一千葉大学, 大学院工学研究院, 名誉教授 (90292664)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	関口徹千葉大学, 大学院工学研究院, 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, 研究員 (80713007)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2019-03-31
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
Outline of Annual Research Achievements	国土交通省による被害調査によれば、2011年東北地方太平洋沖地震により、東日本の41地点において建物の杭被害が発生した。このうちの4地点では、細長い谷底平野の中央に位置する同形状の複数の建物の1棟のみが被害を受けた。敷地内の地盤構造は概ね一様であることから、沖積谷と呼ばれる不整形地盤構造(谷地形に軟弱地盤が堆積した構造)の影響により、敷地内で地震動・建物応答が変化した可能性が高い。本研究では、不整形地盤の影響による杭被害発生のメカニズム解明を目的とし、[A]2011年東北地方太平洋沖地震による杭被害の分析、[B]対象地区の地盤モデル構築、[C]地震観測による検証、[D]シミュレーション解析による検証、[E]谷地形における建物杭基礎の危険度評価、を実施した。 [A]より、上記以外に、敷地内や近傍の地形が複雑な事例、敷地は平坦でも地盤構造が複雑な事例などが確認できた。[B]では、千葉県船橋市の被害事例を対象に、資料収集や現地調査により地形および地盤構造のモデル化を行った。[C]では、敷地内の被害建物と無被害建物付近、敷地外台地上の計3地点で地震観測を行った。敷地内であっても地震記録の周波数特性に差のあることが分かった。[D]では、ボーリング資料と微動計測の結果に基づいて2次元地盤モデルを作成し、2次元および3次元の有限要素解析を行った。2次元解析では面外(谷の奥行き)方向の応答が面内(谷の短手)方向よりも大きくなるが、これは表層地盤の高次モードに起因することが分かった。また、建物－杭－地盤系の高度な3次元解析により、沖積谷地盤では、3棟並んだ建物のうちの中央の建物の杭応答が両脇の建物に比べて大きくなり得ることが分かった。これらの結果から、[E]として不整形地盤における地震時の被害が複雑となる可能性を指摘した。