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高耐震性を有する直接基礎建物を可能とする既存杭を活用した複合地盤の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20H02306
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分23010:建築構造および材料関連
研究機関大阪大学

研究代表者

柏 尚稔  大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (40550132)

研究分担者 石原 直  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (50370747)
中川 博人  国立研究開発法人建築研究所, 国際地震工学センター, 主任研究員 (80713007)
大村 早紀  国立研究開発法人建築研究所, 構造研究グループ, 研究員 (70848283)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2021年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2020年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
キーワード既存杭の利活用 / 基礎構造 / 地盤工学 / 振動台実験 / 有限要素解析 / 建築構造 / 既存杭 / 耐震設計 / 動的相互作用 / 直接基礎
研究開始時の研究の概要

都市の再生の機運が高まっている中において、建物の建替えを計画する際には既存杭の処理が大きな問題となる。しかし、既存杭を有用物として捉えて再利用することができれば、環境負荷の問題に対して多大な貢献が可能となる。本研究では、既存杭を活用した巨大地震に対して強靭な建築システムを構築し、環境負荷の軽減と建物の強靭化を両立させる新機構の確立を目指して、既存杭と地盤の両方が安定的な支持力を発揮できる複合地盤の設計法を示すとともに、複合地盤上の建物の巨大地震に対するレジリエンスの評価手法を提案する。

研究成果の概要

模型振動実験と解析的検討を通じて、既存杭を活用した複合地盤の設計法と複合地盤上の建物の地震時挙動の評価手法について検討し、次に示す成果を得た。まず、既存杭を利用した杭基礎形式における課題として、基礎版の剛性偏心に伴うねじれ振動の影響度を把握した。次に、既存杭の利用形態の1つとして期待できる、杭頭と基礎版を切り離す杭頭絶縁基礎の地震時挙動に関する重力場および遠心場振動実験を実施し、建物の傾斜抑制として、地盤中の杭が有効であることを示した。さらに、3次元非線形有限要素法を用いることにより、基礎近傍地盤の局所的非線形化を含む実験結果を評価可能な解析モデルを構築できることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で実施した各種模型実験および解析的検討により、既存杭を利用する上での課題の具体を明らかにするとともに、既存杭の新しい活用法に関する有用な知見を得ることができた。得られた知見は既存杭を利用した地盤改良併用基礎の設計法を構築するための基盤となるもので、既存杭の利用促進に資するものであり、災害レジリエンスの向上だけでなく、建築業の環境負荷低減に貢献することができる。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2024 2023 2022 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] スウェイばねの偏心が建物の地震時ねじれ応答に及ぼす影響2024

    • 著者名/発表者名
      ISHIHARA Tadashi、KASHIWA Hisatoshi、KIKITSU Hitomitsu、INOUE Namihiko
    • 雑誌名

      日本建築学会技術報告集

      巻: 30 号: 74 ページ: 53-58

    • DOI

      10.3130/aijt.30.53

    • ISSN
      1341-9463, 1881-8188
    • 年月日
      2024-02-20
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Shaking Table Test of Insulated Pile Foundation for Effective Utilization of Existing Pile2020

    • 著者名/発表者名
      Kashiwa, H., S. Ohmura, H. Nakagawa and S. Nakai
    • 雑誌名

      Proc. 17th World Conf. on Earthq. Eng.

      巻: Paper No. 4c-0047

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Influence of Weight of Shear Box on Soil Structure System in Centrifuge Model Test2024

    • 著者名/発表者名
      Nakagawa, H.
    • 学会等名
      18th World Conf. on Earthq. Eng.
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 地盤の非線形性を考慮したロッキング振動を伴う構造物の簡易な応答解析手法の検証2023

    • 著者名/発表者名
      中川博人
    • 学会等名
      第16回日本地震工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 改良地盤の併用による既存杭の活用工法の検討2023

    • 著者名/発表者名
      庄田陽香
    • 学会等名
      日本建築学会近畿支部研究報告会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 杭頭絶縁基礎における改良地盤の活用方法の検討2023

    • 著者名/発表者名
      庄田陽香
    • 学会等名
      日本建築学会大会(近畿)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Applicability of a Simple Constitutive Model for Three-Dimensional Finite Element Analysis on Dynamic Soil-Structure Interaction Problem2022

    • 著者名/発表者名
      Nakagawa, H
    • 学会等名
      3rd European Conf. on Earthq. Eng. & Seism.
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of Weight of Shear Box on Dynamic Soil Response in Centrifuge Model Test2022

    • 著者名/発表者名
      Nakagawa, H
    • 学会等名
      8th Asia Conf. on Earthq. Eng.
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 遠心振動実験による杭頭絶縁基礎建物の地震応答性状2022

    • 著者名/発表者名
      柏尚稔
    • 学会等名
      日本建築学会近畿支部研究報告会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 重力場振動台実験による杭頭絶縁基礎建物の地震応答性状 (その1)実験方法と実験結果の概要2020

    • 著者名/発表者名
      大村早紀
    • 学会等名
      日本建築学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 重力場振動台実験による杭頭絶縁基礎建物の地震応答性状 (その2)建物模型の地震応答性状と杭-地盤系の支持機構2020

    • 著者名/発表者名
      柏尚稔
    • 学会等名
      日本建築学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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