2013 Fiscal Year Research-status Report

コンクリート系建物の終局限界に対する確率論的性能評価法の展開

Research Project

Project/Area Number	25420601
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Research Institution	National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention
Principal Investigator	長江拓也独立行政法人防災科学技術研究所, 減災実験研究領域兵庫耐震工学研究センター, 主任研究員 (90402932)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	松森泰造独立行政法人防災科学技術研究所, 減災実験研究領域兵庫耐震工学研究センター, 主任研究員 (10272361)
Project Period (FY)	2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords	コンクリート / 建物 / 基礎 / 応答スペクトル法 / 確率 / 性能評価
Research Abstract	建物の耐震性能評価法のひとつとして，サイトの地震ハザードに対する地震動特性の不確定性，実建物応答に対する数値解析予測の不確定性，骨組応答値に対する建物損傷度同定の不確定性を考慮し，膨大な数の漸増時刻歴地震応答解析結果を統計処理し，建物損傷フラジリティと重ね合わせる確率論的評価手順が確立している。本研究課題では，この評価手順を個々の一般建物に適用することを考え，実用性向上の観点から，時刻歴応答解析の替わりに応答スペクトル法を地震応答予測の骨子に据える性能評価法を検討対象とする。建物評価においては，上部構造のみならず基礎構造までの損傷状態が対象となる。本研究課題では，上部構造と基礎構造を包括する性能評価法の構築をめざしている。また，上部構造と基礎構造の連成に関わる設計条件が上部構造と基礎構造のエネルギー吸収バランスを変化させる事実を利用した，基礎構造の柔軟性を高める新損傷制御設計法の検討への展開を予定している。補助事業期間3年間のうち第1年目となる本年度，平成25年度においては，コンクリート系上部骨組の地震応答特性に関連する技術資料の整備に取り組んだ。2010年に実施された4層基礎固定骨組に対するＥ－ディフェンス震動台実験を対象とし，1次モード応答特性を等価減衰，有効周期等の観点から定量的に分析するとともに，並行して，数値解析にて対象骨組をモデル化し，そこに基礎構造を加えることにより，上部構造と基礎構造の連成効果についての研究準備を整えた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本研究における目的のひとつに，大型振動台実験のデータ分析に基づく，応答スペクトル法の高度化に有用な実験資料の提示がある。本年度は，4層基礎固定骨組に対するＥ－ディフェンス震動台実験について，最大層間変形角にして0.005 rad程度の小振幅実験から0.04 radを超える大振幅実験までの多段階実験を対象に，1次モード応答成分を抽出する作業を実施した。そして，鉄筋コンクリート構造とプレストレストコンクリート構造のそれぞれにおける，純フレーム骨組と壁フレーム骨組の4種類の構造種別の全てにおいて， 1次モード応答履歴にフィッティングしたコンクリート系弾塑性履歴モデルが，実験の応答変位時刻歴波形を精度よく再現することを示した。これにより，実用的な解析手法が，コンクリート系建物の代表的構造種別の実応答現象を包括的に表現しうることを確認し，このような大変形領域までを対象とする応答変位予測において，1次モード縮約の手順が安定した評価体系を与えることを裏づけた。また，各種1次モード応答波形を，等価減衰，有効周期等の応答スペクトル法における主要工学量に置換し，整理分析することで本研究課題における土台を整えることができた。平成26年度は，数値解析を用いて，基礎構造を含む建物全体としての応答予測へと作業を展開する計画であり，そのための解析モデルの作成を本年度中にほぼ終了した。
Strategy for Future Research Activity	本研究課題は，サイトの地震動特性を陽に取り入れることのできる評価体系に特長があり，サイトに予測される地震動群のデジタルデータと，それらと地震ハザードを適切な地震強度指標で結ぶハザードカーブを準備できれば，南海トラフ巨大地震による既存建物群の被害評価までを研究展開として視野に入れることができる。そこで，平成26年度より，文部科学省プロジェクトにおいて地震確率評価に取り組む地震研究者との連携機会を新たに構築し，成果の拡大を図ることとした。なお，これにより，既に保有している地震動データ群を用いる場合についても，地震学の見地からの専門性の高い考察を性能評価へと反映することができる。
Expenditure Plans for the Next FY Research Funding	平成25年度においては，コンクリート系上部骨組の地震応答特性に関連する実験データ分析によって本研究課題に必要な技術資料の蓄積に深く取り組んだ。結果として，数値解析用ツールの購入と解析研究環境の整備を平成26年度において再計画したこと，および海外研究者との連携の端緒を平成26年度に設定したことで，物品費と旅費について助成金使用年度の移行が必要となった。数値解析用ツールの購入と解析研究環境の整備を実施する。また，海外研究者との実質的共同作業の開始に伴い，研究打ち合わせ・研究成果発表に関わる海外渡航を実施する。