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非成層地盤における地盤と構造物の連成効果、セットバック等による建物形状が急変する構造物等の解析には、2次元的挙動を考慮した解析が必要となるが、構造物が大きくなると解析が困難になる。本研究の目的は、2次元的に剛性が変化する構造物の動的解析を簡易に解析する一般理論を提示し、更に、提示した理論を用いて、以下の構造物の動的現象を解明することにある。
そこで、初年度では、2次元的挙動をする構造物に対する拡張した棒材理論の一般理論を定式化した。軸変形、曲げ変形、せん断変形および断面変形を考慮した一般的な変位関数を仮定し、ハミルトンの原理を用いて定式化した。次に、提示した理論の妥当性を検証するため、断面が急変する剛性分布と断面形状を持った構造物に対して、本解析理論による数値計算結果と、汎用ソフトNASTRANおよびDYTRANを使用して、2次元要素および3次元要素を用いたFEM解析結果を、構造物の静的および動的問題について比較し、妥当性を確認した。提示した理論は、静的問題、固有値問題、動的応答解析に展開し、良好な結果を与えることが得られた。
建物形状が急変するセットバックのある構造物についての解析結果は、本解析法では、一部の構造物について、安定した解が恒常的に得られていないので、目下プログラムのバグを見つける作業を進めているが、それ以外の形状については、良好な結果が得られているので、局所的断面変化により発生する応力集中と損傷の解明をして、論文に投稿予定である。また、地震で発生した構造物の損傷メカニズムを解明するために、本解析法を実構造物に適用し、地震被害との相関性について良好な結果を得たので、目下論文にまとめている段階である。
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