地形、樹木、建物群などの地表面の条件が地震動に与える影響の解明

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14380199
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 川上 英二 埼玉大学, 地圏科学研究センター, 教授 (50125887)
• 研究分担者: 谷山 尚 埼玉大学, 工学部, 助手 (80236710) ; 茂木 秀則 埼玉大学, 工学部, 講師 (80261882) ; 渡邉 啓行 埼玉大学, 工学部, 教授 (90159244)
• キーワード: 地震 / 境界要素法 / 有限要素法 / 崩壊解析 / 大変形解析 / 地震波動 / 地盤震動 / 地震動

研究概要

本研究では従来地盤震動を扱う際に全く考慮されてこなかった地表面の影響を明らかにすることを目的としている。一般に、地表面の地形には、凹凸があり、樹木・家屋・ビルが密集している。地形に関しては、非常に不整形な特殊な地形ではなく、小さな振幅の凹凸が無限に連なった一般的な地形を対象とし、この地形の影響を、定量的かつ波動論的に明らかにすることを目的の一つとしている。また、樹木に関しては、地震動にどのような影響を与え,堤防などの土構造物の安全性にどのような影響を及ぼすのかを明らかにする。構造物群に関しては、不規則に配列する建物群の影響を確率統計的に扱うことにより、この影響の平均像を明らかにすることを目的にしている。
まずは、地形の影響、樹木の影響、建物群の影響それぞれに対して研究を進めた。地形の影響に対しては不整形な地盤を解析する境界要素法を改良し、樹木の影響に対しては大変位・崩壊挙動解析法を展開し、建物群の影響に対しては有限要素法を改良した。それぞれに対する方法論およびプログラムは一応完成し、幾つかの例に対してこれらを適用し、方法およびプログラムの妥当性を検討した。また、実際の例に適用することにより、解析結果を求め、これらの定性的および定量的な解釈を行った。
次に、問題のモデル化、解析方法・結果に関して検討した。そして、地形、樹木、建物群など異なっては見えるが、様々な大きさの多くのものが不規則に地表上に乗っているという点では力学的には似た影響があるものと考えられ、共通な方法および共通な結果が含まれることを考えた。単なる違いは、水平な地表面上に乗っているものの材料の違い(地形の場合は土、樹木の場合は木、建物群の場合はコンクリートなど)だけであると考えた。個別に得られた結果の類似性、相違性を議論することにより、統合の可能性を検討した。

研究成果

• [文献書誌] Kawakami H., Mogi H.: "Analyzing Spatial Intraevent Variability of Peak Ground Accelerations as a Function of Separation Distance"Bulletin of the Seismological Society of America. Vol.93,No.3. 1079-1090 (2003)
• [文献書誌] Kawakami, H., Oyunchimeg, M.: "Normalized Input-Output Minimization Analysis of Wave Propagation in Buildings"Engineering Structures - Elsevier. Vol.25,No.11. 1429-1442 (2003)
• [文献書誌] 川上 英二, 孫 耀南, 楊仲元: "波動伝播と土粒子軌跡のモデル化による地表および地中の常時微動記録の解析"土木学会論文集. No.738/I-64. 125-138 (2003)
• [文献書誌] 齊藤正人, 池亀真樹, 棚村史郎, 渡邉啓行: "地盤のひずみ依存性が大型基礎の入力損失効果に与える影響に関する研究"土木学会論文集. No.738,I-64号. 219-231 (2003)
• [文献書誌] 齊藤正人, 西村昭彦, 渡邉啓行: "曲げ柔性の影響を考慮した大型基礎の入力損矢効果に関する理論的評価"土木学会論文集. No.731,I-63号. 317-330 (2003)
• [文献書誌] 谷山 尚: "不連続差分格子を用いた動力学的モデルによる1948年福井地震の地震動解析"土木学会論文集. No.731/I-63. 81-92 (2003)
• [文献書誌] 川上 英二等監修, NHK編集: "NHKスペシャル 首都激震-直下型地震に東京は耐えられるか-"NHKソフトウェアVHS,NSW-07543A,第033664号. (2003)