| 研究課題/領域番号 |
21H01477
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分23010:建築構造および材料関連
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| 研究機関 | 福井工業大学 |
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研究代表者 |
宮本 裕司 福井工業大学, 工学部, 教授 (50416856)
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| 研究分担者 |
川辺 秀憲 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (00346066)
中野 尊治 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (00805806)
柏 尚稔 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (40550132)
西川 隼人 福井工業大学, 工学部, 教授 (60769371)
島村 淳 ケミカルグラウト株式会社(技術本部技術開発部), 技術本部技術開発部, その他 (10535967)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2023年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2022年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2021年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
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| キーワード | 断層変位 / 杭応答 / 3次元FEM解析 / 杭模型実験 / 傾斜基盤 / 活断層地震 / 3D-FEM / 杭基礎 / 大振幅地震動 / 地盤変状 / 有限要素法 / 振動台実験 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、被害地震での杭の被害として大振幅の地震動に引き続く敷地地盤の変状に起因する被害が多い。被害例として、大きな地盤の揺れが原因で傾斜基盤ですべりが発生した場合、また建物近傍の断層変位が原因となった場合である。本研究では、地盤変状が発生する場合の杭基礎－上部構造の耐震性能を適切に評価することを目的に、不整形基盤による地盤増幅やすべり破壊、または断層変位が発生する場合の杭周地盤抵抗と入力および杭－基礎梁の応力発生メカニズムを、模型振動台実験と３次元非線形FEM解析で明らかにし、耐震解析に用いる入力と杭周地盤バネのモデル化方法を提案する。
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| 研究実績の概要 |
本年度は、前年度において解析的に検討した逆断層変位を受ける杭基礎の地震被害発生メカニズムを検証するために、乾燥砂による模型地盤と模型杭杭基礎による逆断層変位の静的載荷実験を実施した。その結果、逆断層変位を受ける地盤において、下盤側では、断層変位発生位置からの距離によって地盤の水平および鉛直変位は異なり、断層変位発生位置に近いほど地盤変位が大きくなること、下盤側に杭が存在する場合、断層変位に伴う地盤変位の影響を受けて杭には応力が発生すること、基礎梁が存在する場合には、基礎梁の変位拘束効果が生じるため、断層変位発生位置から遠方の杭で合っても大きな曲げモーメントが発生することを明らかにした。解析検討では3次元弾塑性FEM解析により実験の解析を行った。
傾斜基盤をもつ杭応答の分析では、振動台実験結果の詳細な分析と実大モデルを用いた幾つかのケースの解析から、大変形時の杭周地盤抵抗のモデル化について検討を加えた。実大モデルの解析では、R3に構築した三次元FEMモデルを実大建物スケールに拡張し、傾斜基盤上に建設された群杭基礎建物の静的解析を行った。その結果、模型振動台実験で見られたのと同様に、傾斜基盤上の短い杭の水平地盤反力は、均質な地盤のそれに比べ小さくなる可能性があることを明らかにした。
福井地盤モデルを対象とした地震時地盤応答の評価では、過去の1948年福井地震での断層モデルを用いた地震動解析を3次元差分法を用いたハイブリッド法により行い、福井平野の地震動を計算した。
実地震時の断層地盤変位や被害構造物の計測方法の検討では、昨年度に引き続きドローン搭載のカメラ映像等から被害状況を計測する方法の高度化を進めた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
断層変位生起装置による杭基礎の実験を行うことができ、杭応力の分析と3D-FEMによるシミュレーション解析を行うことができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
来年度は最終年度であり、断層変位や基盤傾斜地盤変位による杭応力の発生状況と3D-FEMによる解析結果を分析して、杭周地盤抵抗特性を明らかにする。
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