構造物と地盤の動的相互作用における終局安全性の評価とその耐震設計への応用

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01302039
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 土岐 憲三 京都大学, 防災研究所, 教授 (10027229)
• 研究分担者: 佐藤 忠信 京都大学, 防災研究所, 助教授 (00027294) ; 大町 達夫 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (90126269) ; 竹宮 宏和 岡山大学, 工学部, 教授 (10026156) ; 渡辺 啓行 埼玉大学, 工学部, 教授 (90159244) ; 伯野 元彦 東京大学, 地震研究所, 教授 (10016321)
• キーワード: 動的相互作用 / 耐震設計 / 終局安全性 / 動的破壊規範 / 最適配分 / 地震観測 / ハイブリッド実験 / 耐震解析システム

研究概要

地震時における構造物と地盤との動的相互作用の問題が耐震工学の分野で重要なテ-マとなってから久しいが、耐震設計指針や基準に盛り込まれている例はごく稀である。そこで、弾性設計および終局設計からなる二段階耐震設計の体系を前提とし、そのための設計地震動の定量的評価法を開発し、これまでに得られた動的相互作用の研究成果と知見を総合し、構造物の耐震安全性に及ぼす相互作用の影響を簡潔に表現するとともに構造物基礎の動的終局安定性評価のための指標を導入し、地盤ー構造物系における動的破壊規範を設定することにより対象とする系における安全性の最適配分を見い出し、それに基づいた新しい耐震設計法を開発した。このために、地震入力の評価、不整形地盤内における地震波動の伝播特性の評価、地盤と構造物のキネマチックな相互作用(有効入力動)の評価、構造物の近傍地盤における非線形応答特性(滑動、剥離)、基礎と上部構造物の連成を考慮した構造物の応答性状、応力、変位規制に関わる構造物の安定性評価、を行った。又、各種構造物の地震観測デ-タからの実証的研究も行った。本年度は前年度までの研究に引続き三次元波動解析に基づく地震危険度解析およびアレ-観測デ-タとの比較、パイプライン系の有効入力評価およびハイブリッド実験に基づく動的相互作用のモデル化、個別要素法による構造系全体としての動的破壊現象の把握を行い、地震入力の不規則性、地盤の不確定要素を考慮した応答評価法の開発、不規則振動論、信頼性理論を導入し期待値の評価を行った。また、各種構造物の地震観測デ-タからの解析結果の検証を行い、解析モデル、応答評価法の精度の向上を図った。さらに、各種構造物の構造・応答特性を考慮した実務耐震解析用の簡易モデル化による耐震解析システムを開発した。

研究成果

• [文献書誌] K TOKI,T SATO,J KIYONO,Nozar K G,S EMI,M YOSHIKAWA: "Hybrid Experiments on NonーLinear EarthquakeーInduced SoilーStructual Interaction" Earthquake Engneering and Strucyual Dynamics. 19. 709-723 (1990)
• [文献書誌] K TOKI,T SATO,J KIYONO,Nozar K G,S EMI,M YOSHIKAWA: "Seismic Obserbation and Simulation of a SoilーPile System" Proc of the 8th Japan Earth.Eng.Symp.II. 1497-1502 (1990)
• [文献書誌] K TOKI,T SATO,J KIYONO,Nozar K G,S EMI,M YOSHIKAWA: "Hybrid Experiment on Pile Groups Taking into Account EarthquakeーInduced Nonlenear SoilーStructure Interaction" Proc of the 8th Japan Earth.Eng.Symp.II. 1491-1496 (1990)
• [文献書誌] 土岐 憲三・佐藤 忠信・清野 純史・吉川 正昭・Nozar KISHI G: "地盤ー抗基礎系の非線形動的相互作用に関するハイブリッド実験" 京都大学防災研究所年報. 第33号Bー2. 13-23 (1990)
• [文献書誌] T SATO,K TOKI,J KIYONO,Nozar K G,K OSHIMA,M YOSHIKAWA: "Hybrid Experiments on Nonlenear EarthquakeーInduced SoilーStructure Interaction" Proc.of the Seventh Conf.of the Int.Assoc.for Computer Methods and Advances in Geomechanics. (1991)
• [文献書誌] T SATO,K TOKI,J KIYONO,Nozar K G,M KITAGAWA,M ARANO: "Time Integration Scheme for SoilーStructure Systems with Frequency Dependent Complex Stiffness" Proc.of the Seventh Conf.of the Int.Assoc.for Computer Methods and Advances in Geomechanics. (1991)