2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of retrofit method for existing pile foundation to maintain building function during large earthquake
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25709049
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| Research Institution | National Institute for Land and Infrastructure Management |
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Principal Investigator |
柏 尚稔 国土技術政策総合研究所, 建築研究部, 主任研究官 (40550132)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 建築基礎構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、大地震に対する耐震性能が確保されていない既存の杭基礎建物に着目し、杭基礎の耐震性能向上を目指して、精度の高い耐震診断法の確立と、地盤改良を利用することにより地震に対して建物の安全性と機能維持性を向上させる耐震改修工法の提案を目的としている。今年度は主として、次の2つの課題を実施した。
①前年度に引き続き、杭基礎の健全性評価法の構築に資する基礎データの収集のため、構造物－杭－地盤連成系の振動解析を実施した。その結果、上部構造物の応答は杭周地盤と杭頭の非線形化の程度によって大きく変化するため、上部構造の地震応答の観測から杭基礎の健全性評価に繋げられる可能性があることを示した。ただし、加速度計による地震観測では局所的な損傷を検知できない可能性があり、異なる方法を検討する必要がある。
②杭頭絶縁基礎形式の基礎を採用した構造物の地震応答について、実験的に分析した。この構造は、上部構造と杭を切り離し、基礎版直下の改良地盤と杭の両方で建物を支持する機構であり、今後の開発次第では既存建物にも利用できる可能性を持つものである。結果として、上部構造と杭基礎を絶縁することによって上部構造のロッキング率が大きくなり、上部構造のせん断変形が抑制されること、上部構造を安定的に支持するためには改良地盤を併用することが望ましいが、上部構造から杭への鉛直力の伝達性状については更なる実証研究によりメカニズムを明確にする必要があることを示した。
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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
本研究課題では目的達成のために、次に示す課題について取り組むことを計画している。
A)動的相互作用を考慮した地震応答解析による既存杭基礎建物の耐震性能評価 B)地盤改良を適用した杭基礎建物の模型振動実験 C)杭周囲地盤に地盤改良を適用した杭の原位置水平載荷実験および解析 D)既存杭基礎の保有性能を把握するための静的載荷実験 E)常時微動測定結果に基づいた杭基礎建物の健全性評価手法の構築 F)地盤改良を適用した実大建物の地震応答解析
このうち、H28年度では、課題E)、F)を実施した。
課題E)については、杭基礎の健全性評価に資する指標として、上部構造の地震観測により判断できる可能性を示した。常時微動測定の利用方法については更なる検討が必要と考えられるが、観測からの評価の可能性を示していることから、概ね目標を達成できていると言える。
課題F)については、杭頭絶縁基礎の可能性と課題点を実験的に抽出することができ、概ね目標を達成できていると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
構造物－杭－地盤連成系の地震応答解析により、地震観測による杭基礎の健全性評価に繋げられる可能性を示したが、局所的な損傷検知は難しいと考えられる。局所的な検知は、予め損傷の疑われる部分を想定して連続観測する必要があり、杭形式の基礎構造を対象とした場合において、損傷部分の特定に資する情報を収集する必要がある。今年度までに実施した実験データを再整理して、杭基礎の健全性評価法の構築に繋げる予定である。
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| Causes of Carryover |
静的増分解析により被害建物の杭頭接合部応力の分析を行ったところ、接合部応力には地震外力分布や水平地盤抵抗の影響が想定よりも大きいことが判明した。そのため、杭頭接合部の部分架構実験の位置付けを明確にするために、考慮する解析パラメータを拡大したうえで再度、静的増分解析と地震応答解析を行う必要が生じた。
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