2006 Fiscal Year Annual Research Report
強震時の地盤と構造物の動的相互作用を活用した上屋応答と杭基礎応力の低減
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17360265
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
時松 孝次 東京工業大学, 大学院理工学研究科, 教授 (50134846)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田村 修治 京都大学, 防災研究所, 助教授 (40313837)
木村 祥裕 長崎大学, 工学部, 助教授 (60280997)
鈴木 比呂子 東京工業大学, 大学院理工学研究科, 助手 (60401527)
内田 明彦 竹中工務店, 技術研究所, 主任研究員 (10416646)
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| Keywords | 杭基礎 / 土圧 / 座屈 / 液状化 / 振動台実験 / 地盤構造物系動的相互作用 / 地盤変位 / 群杭効果 |
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| Research Abstract |
本研究では、地盤と構造物との非線形動的相互作用の理解を深め、その効果を積極的に利用して、上屋応答と基礎応力の低減を図る基礎構造の可能性を検討することを目的とし、平成18年度は、地盤-杭-基礎系模型の遠心載荷実験、既往の大型振動台実験により、多方向入力、群杭配置等が、杭応力に与える影響を把握するとともに、液状化地盤で杭頭の移動を伴う鋼管杭の座屈性状についての解析的検討を行った。得られた結論は以下の通りである。
入力地震動に短周期成分が卓越する場合、液状化の有無によらず地盤変位は小さくなり杭応力は慣性力に支配され、液状化地盤に比べ非液状化地盤で大きくなる。入力地震動に長周期成分が卓越する場合、液状化地盤において地盤変位が顕著に大きくなるため、杭応力は構造物慣性力に加えて地盤変位の影響を大きく受け、非液状化地盤に比べ、液状化地盤で大きくなる可能性がある。群杭効果により,乾燥地盤では,杭に作用する土圧が前方杭で大きく,後方杭で小さくなる傾向が見られる。このため、群杭の曲げ応力は,前方杭で大きく,後方杭で小さくなる傾向がある。一方,液状化地盤では,土圧は後方杭で大きくなる傾向があるが,絶対値が小さいため、群杭内の位置による曲げ応力に大きな違いは見られない。杭の軸応力および曲げ応力は,隅杭で最も大きくなる.群杭内の応力は、水平面内2方向外力の重ね合わせとして表現できる。
エネルギー法及び弾性固有値解析によって、液状化地盤で杭頭の移動を伴う鋼管杭の曲げ座屈荷重式を示し、地盤反力係数およびその分布が杭の曲げ座屈荷重に与える影響を明らかにした。さらに、弾塑性大変形解析により、非線形地盤反カー変位関係が、弾塑性座屈荷重に与える影響を調べ、液状化地盤で杭が水平移動する場合の曲げ座屈応力度が、現行の設計式により概ね推定できることを示した。
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