2014 年度実施状況報告書

コンクリート系建物の終局限界に対する確率論的性能評価法の展開

研究課題

研究課題/領域番号	25420601
研究機関	名古屋大学
研究代表者	長江拓也名古屋大学, 減災連携研究センター, 准教授 (90402932)
研究分担者	松森泰造独立行政法人防災科学技術研究所, 兵庫耐震工学研究センター, 主任研究員 (10272361) 土佐内優介独立行政法人防災科学技術研究所, 兵庫耐震工学研究センター, 研究員 (10737597) 森川信之独立行政法人防災科学技術研究所, 社会防災システム研究領域災害リスク研究ユニット, 主任研究員 (60414413) 高橋典之東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60401270)
研究期間 (年度)	2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード	コンクリート / 建物 / 基礎 / 応答スペクトル法 / 性能評価
研究実績の概要	本研究課題では，骨組の終局限界を評価する合理的な性能評価手法を提案することをめざしている。建物評価においては，上部構造のみでなく基礎構造まで含めて骨組全体の構造特性を適切に評価する必要がある。本研究課題では，実用性の観点から，時刻歴応答解析の替わりに応答スペクトル法に基づき骨組に作用する最大変形を予測する手順の合理化に取り組むが，この中では，地震時における上部構造と基礎構造の連成条件が，両者の変形バランスを変化させる事実に着目し，基礎構造の柔軟性を高める骨組変形制御法を検討する。補助事業期間3年間のうち第1年目となる平成25年度においては，コンクリート系上部骨組の地震応答特性に関連する技術資料の整備に取り組んだ。2010年に実施された4層基礎固定骨組に対するＥ－ディフェンス震動台実験を対象とし，1次モード応答特性を等価減衰，有効周期等の観点から定量的に分析した。並行して，数値解析にて類似のRC造骨組をモデル化し，そこに基礎構造を加えることにより，上部構造と基礎構造の連成効果についての研究準備を整えた。本年度，平成26年度においては，実規模の10層RC造建物を試設計し，各種の強震動を用いた地震応答解析を実施した。基礎構造の変形と上部構造の変形の総量を評価対象としたとき，1自由度縮約による応答スペクトル法によって，時刻歴応答解析結果を適切に評価できることを確かめ，また，基礎のエネルギー吸収と骨組変形分布の割合の関係について比較検討を行った。今後，誤差範囲の定量化，および評価精度向上のための修正等について作業を加える予定である。
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本研究における目的のひとつに，過去の大型振動台実験データの分析を通じた，応答スペクトル法に有用な実験資料の提示がある。平成25年度は，4層基礎固定骨組に対するＥ－ディフェンス震動台実験に基づき，最大層間変形角にして0.005 rad程度の小振幅実験から0.04 radを超える大振幅実験までの多段階実験を対象に，1次モード応答成分を抽出する作業を実施した。そして，純フレーム骨組と壁フレーム骨組において，1次モード応答履歴にフィッティングしたコンクリート系弾塑性履歴モデルが，実験の応答変位時刻歴波形を精度よく再現することを示した。これにより，コンクリート系建物を対象としたとき，実用的な解析手法が代表的な構造形式の骨組応答を包括的に表現しうることを確認した。本年度，平成26年度は，基礎構造まで含めた実規模建物を試設計し，時刻歴応答解析を通して基礎構造の柔性の影響を分析すると共に，上部構造と基礎構造における総変形量に対する1自由度縮約に基づく応答スペクトル法の適用性を概観した。すなわち，目標とする評価方法に対する枠組の構築と精度の検証についての土台が準備された状況といえる。
今後の研究の推進方策	最終年度の平成27年度では，数値解析モデルと応答スペクトルモデルの妥当性を引き続き検証する。加えて，骨組損傷フラジリティカーブの作成，精度検証を実施する。そのために，地震応答解析で対象とした10層RC造建物を部分的に実寸法で切り出して，適切な地震時慣性力を作用させるサブストラクチャ振動台実験を実施する。実験資料の取得は，現在までの応答予測法の精度検証にも貢献するが，それにも増して，骨組変形量と損傷度の連続的関係を特定することで，終局限界状態自体の評価にとどまらず，ある損傷状態の骨組が有する終局限界までの余裕度評価といった新たな視点を追加することができ，終局性能評価の適用性拡大が期待できる。
次年度使用額が生じた理由	解析用ツールの開発費をおさえることができたため。
次年度使用額の使用計画	鉄筋コンクリート部分切り出し骨組のサブストラクチャ振動台実験の実施。