2019 Fiscal Year Annual Research Report
杭基礎系の降伏を許容したキャパシティデザインのための応答評価手法の高度化
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18H01517
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
齊藤 正人 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (40334156)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
Goit Chandra 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (10782732)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 単杭基礎 / 群杭基礎 / インピーダンス関数 / 動的相互作用 / 非弾性 / 振動数依存性 / 振幅依存性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の研究では、昨年度の単杭を対象に乾燥砂を用いた杭頭載荷試験に続き、群杭基礎の杭頭載荷試験を実施した。具体的には、１）一方向載荷時における荷重‐変位関係の速度依存性、２）繰り返し載荷時における履歴特性の速度依存性、３）大変形残留変位時からの速度依存性、４）大変形残留変位時からの振動数依存性と振幅依存性、５）動的インピーダンス特性の振動数ならびに振幅依存性についてそれらの特性を把握した。また、単杭試験と同様に地表面近傍に生じる表層地盤の変形特性を捉えるため、載荷前、載荷途中、最大載荷時における空間３方向の土粒子運動を３次元画像処理技術により評価した。本技術によって、群杭周辺の詳細な土粒子変位量とその分布性状を把握できた。単杭試験と群杭群杭の載荷試験からは、動的インピーダンス関数の振動数依存性は応答振幅の増大に伴う地盤の非弾性状況下において低減し、静的な荷重‐変位曲線から定まる割線剛性に収束する性質が現れることを明らかにした点は特筆に値する。また、こうした実験的研究と並行してそれらの挙動のメカニズムの解明を進めている。本研究では、PLAXIS３Dを用いた3次元非弾性有限要素法（FEM）による模型実験のフィールドを再現し、実験結果との比較によるシミュレーション解析を行った。本シミュレーション解析では、単杭と群杭双方の一方向載荷における速度依存性と動的載荷による振動数依存性と振幅依存性を対象に、地盤のひずみ振幅依存性、土の塑性変形、杭と周辺地盤の境界部における非線形性を考慮している。本年度は、土の強度特性と変形特性を把握するために低拘束圧下における3軸試験と一面せん断試験を実施した。それらの要素試験から得られた物性値を用いてシミュレーション解析を行った結果、実験で観測された剛性項の収束特性が定性的に表現できることが判明している。
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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
予定していた群杭基礎の載荷試験が成功裏に終了し、単杭基礎に見られた剛性項の収束特性が群杭基礎でも生じることが証明できたことは、極めて新しく重要な成果である。また、振動数依存性と振幅依存性を同時に考慮できるばね質点系モデル（Lumped Parameter Model）の試行的モデルが年度内に提案できたことも本研究の大きな進展である。これらの成果の一部は、国際論文誌と国際会議に投稿中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度に実施した単杭・群杭基礎の実験シミュレーション解析を深度化し、実験で観測された振動数依存性の静的剛性への収束特性についてその再現性の高精度化と物理的解釈を行う。同時に、振動数依存性と入力振幅依存性を同時に考慮した応答評価手法の開発と現行設計に向けた提案と提言を行う。そのため、単杭・群杭実験で同時に観測された振動数依存性を有する動的ばねの収束特性を再現可能な解析モデルを構築する。前述した試行的なモデル化を改良し、従来の提案モデルであるGyro-Lumped Parameter Model（GLPM）のパラメータ可変とそれらの非弾性的リンクを駆使することで、実験で観測された剛性項の収束特性を再現する計画である。
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