2017 Fiscal Year Annual Research Report
Evaluation on seismic response of piled raft foundation considering soil-structure interaction
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16K18180
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| Research Institution | Muroran Institute of Technology |
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Principal Investigator |
永井 宏 室蘭工業大学, 工学研究科, 助教 (70413797)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | パイルド・ラフト基礎 / 地震応答 / 数値解析 / 動的相互作用 / 動的地盤ばね / 地震時杭応力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では直接基礎と摩擦杭の併用形式であるパイルド・ラフト基礎の大地震時応答の評価を行った．建物－地盤連成FEM解析モデルによる時刻歴応答解析から本基礎の地震応答の定量的な評価を行った．種々の地盤構造，地震動レベルを検討対象とした結果，大地震時でもラフト底面反力や杭先端支持力によるロッキング剛性が期待できる場合には回転動が抑制され，建物応答を従来の基礎形式と比べて同程度，大きくても10%程度の増大に抑えられる．また，ラフトが地盤に接地していることで大地震時でも建物慣性の水平成分による杭応力が支持杭形式の杭基礎の場合よりも杭頭付近で大幅に低減されると共に，基礎の回転剛性が小さく地盤の非線形性が進行することで逆符号である回転成分による杭応力は大きくなり，杭の最大応力分布が小さくなる．以上，大地震時での建物の振動特性や最大応答の抑制効果，地盤の非線形化に伴う基礎の水平・回転剛性の低下，地震時杭体応力の低減効果を踏まえて効果的な適用条件を提示した．更に，建物慣性力と地盤変位の動的相互作用を分析して，杭体の断面設計で必要となる最大曲げ応力分布の簡易算定法を提示した．
一方，パイルド・ラフト基礎の水平動および回転動に対して地盤の動的な抵抗を表現する動的地盤ばねに関して，直接基礎や杭基礎の動的地盤ばねを用いて評価する新たな方法の構築を試みた．有限要素法と薄層法を組み合わせた詳細解析法を用いて，種々の基礎形状や地盤条件を検討因子とするパラメトリックな周波数応答解析を行って動的地盤ばねを求めた．そこから得られた結果を基に，パイルド・ラフト基礎の動的地盤ばねと直接基礎や杭基礎の動的地盤ばねとを関連付けるラフトと杭間の動的な相互作用係数を振動数領域で分析して任意関数にて定式化を図った．これにより本基礎の動的地盤ばねの簡易評価が可能となった．
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| Remarks |
Takanori Mimuro, Hiroshi Nagai:Shear Strain Distribution in Soil around Piled Raft Foundation under Severe Earthquake,Joint Seminar on Environmental Science and Disaster Mitigation Research, 2018.3
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