高精度地震応答シミュレーションによる日本式、米国式ラーメン構造の耐震信頼性評価

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26420575
• Research Institution: Mukogawa Women's University
• Principal Investigator: 田川 浩之 武庫川女子大学, 生活環境学部, 准教授 (60422531)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 長江 拓也 名古屋大学, 減災連携研究センター, 准教授 (90402932)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 有限要素解析 / 地震応答シミュレーション / 均一型ラーメン構造 / 分離型ラーメン構造 / 倒壊挙動 / 耐震信頼性 / 確率論的耐震評価法 / ハイブリッド形式

Outline of Annual Research Achievements

日本と米国等の諸外国では一般に異なる架構形式で建物が設計される。日本では均一型ラーメン構造、米国では分離型ラーメン構造であり、それらの崩壊形式は必然的に異なることが想定される。本研究では、日本型、米国型のラーメン構造を対象に、(1)倒壊に至るまでの挙動を再現し、(2)要求変形量と保有変形量の統計的データに基づき、それらの耐震信頼性を定量的に評価する。初年度である平成26年度には、シェル要素とビーム要素を組み合わせたハイブリッド（異種混合）形式の解析モデルを作成した。作成したモデルは、日本型、米国型の3層の鉄骨ラーメン構造、米国型の9層、20層の鉄骨ラーメン構造である。コンクリート・スラブの存在による合成梁効果を簡便に考慮できるように、梁部材をモデル化するビーム要素を床スラブのシェル要素から、スラブ厚の半分の距離だけ離して設置し、平面保持の仮定を用いて、それらの節点間を多点拘束条件式（MPC）で結合している。柱部材、梁部材のビーム要素は、材端部の塑性化を考慮できるように、ファーバーモデルを使用した。一部マクロ機能を用いて入力モデル作成の効率化を図っている。これらの解析モデルに対して固有値解析を行い、固有周期、固有モードが妥当であることを確認している。日本型、米国型の3層の鉄骨ラーメン構造の解析モデルを同一の仮想震動台上に並べて、同一の地震加速度を与えて、非線形動的時刻歴応答解析を実施した。JMA神戸波の2倍の振幅をもつ地震動を入力すると、日本型の鉄骨ラーメン構造の解析モデルは崩壊しないが、米国型の解析モデルは一部倒壊する結果が得られている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

研究代表者の研究所属機関の所属がかわり、研究環境とくに解析シミュレーション環境を整えるために、予定していたよりも時間と労力を要した。ただし、本研究で対象とするラーメン構造に加えて、大学の授業・演習関連で、トラス構造、吊り構造、シザーズ展開構造などの構造解析を実施しており、大学内で構造解析を行うための基盤づくりは順調に進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

解析シミュレーション環境は整ってきているので、平成27年度に鉄骨造ならびに鉄筋コンクリート造の構造モデルに対して構造解析を実施し、倒壊までの挙動を再現する。確率論的アプローチにより耐震信頼性を評価するために多数の解析を行う必要が出てくることが想定されるが、マクロを組むなどして効率化を図る。

Causes of Carryover

汎用有限要素解析プログラムLS-DYNAを一括購入する予定であったが、アカデミック版は一括購入はなく、1年貸出のみであることが判明し、一括購入から1年貸出に変更したため、次年度使用額が生じることになった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

解析シミュレーションに必要な解析プログラムを購入する予定である。