地盤・基礎・上部工一体構造系の動的プッシュ・オーバー解析による耐震性能設計の研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350255
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 本城 勇介 岐阜大学, 工学部, 教授 (10251852)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 八嶋 厚 岐阜大学, 工学部, 教授 (90144394) ; 奈良 敬 岐阜大学, 情報メディアセンター, 教授 (50116076) ; 六郷 恵哲 岐阜大学, 工学部, 教授 (40127155) ; 内田 裕市 岐阜大学, 工学部, 助教授 (20213449) ; 張 鋒 岐阜大学, 流域圏科学研究センター, 助教授 (70303691)
• Keywords: 上下部一体設計 / ダイナミック・プッシュ・オーバー解析 / 信頼性解析 / 非線形解析 / 耐震設計 / 性能照査型設計 / 構成則 / 設計論

Research Abstract

本研究は、下記のような構想に基づく研究である。
(1)地盤・基礎・上部構造物の連成系の解析プログラムM-1の開発。
地盤・基礎・上部構造物の連成系を類似精度で解析できるプログラムを開発する。本研究で取り上げる解析モデルは、我々がM-1モデルと呼ぶ比較的簡易なモデル化に基づく実務型解析プログラムである。このモデルでは、地盤はバネ質点系モデル、基礎はバネ質点系と骨組、上部工は骨組として取り扱い、地震動は基部と側方(1次元解析結果の地盤変位)より入力する、基本的に弾塑性構造解析モデルである。
本解析プログラム一つの大きな特徴として、RC及び鋼部材の劣化モデルを組み込もうとしていることである。これは構造物のライフサイクルコストの考慮を視野に入れたものである。
(2)性能照査の精度と限界の解明ならびに安全性余裕の配分の検討
M-1モデルを用いて、設計に関わる種々の要素の不確実性を把握したのち、杭基礎に支持された鋼製/RC製橋脚を対照していて、不確実性伝播解析を実施する。これにより、地盤・基礎・上部構造物のそれぞれの解析精度の整合性を検討し、終局/修復など複数の限界状態に対する性能照査の精度と限界を明らかにする。以上の解析を通じて、構造物の全体系の信頼性を確保するための各部分に配分する安全性余裕について検討する。
(3)Dynamic Pushover Analysis (DPA)による性能照査型耐震設計の抜本的検討
上記橋脚について、DPAを行う(DPAの手順は後述)。その主な目的はつぎの通りである:
(1)現在耐震設計の主流となっている2段階設計タイプ(L1,L2地震動考慮)の性能規定型設計の妥当性と限界を地震リスクマネジメントの立場より抜本的に再評価し、必要ならば改良案を提案する。
(2)ライフサイクルコスト計算の可能性の検討と、その利用方法について考察する。
以上のような研究段階のうち、今年度は、昨年度行ったM-1プログラムの開発を受け、M-2プログラムによる更なる検証と、信頼性解析を効率的に進める方法として、subset Markov Chain Monte Carlo simulation (subset MCMC)を新たに開発し、パイロット的なPush Over解析を実施した。

Research Products

• [Publications] 大西教文, 本城勇介, Shailendra Amataya: "モンテカルロ・シミュレーションを用いた信頼性解析によるコードキャリブレーション"土木学会中部支部 研究発表講演概要集. 258-260 (2003)
• [Publications] 野田義貴, 八嶋厚, 張鋒, 本城勇介, 室野剛: "M1 M2モデルによる群杭基礎の耐震性評価"第38回地盤工学研究発表会(地盤工学会全国大会)梗概集. 1467-1468 (2003)
• [Publications] Zaika Y, Honjo Y.: "Reliability Analyses of Horizontally Loaded Piles and Their Implication to Limit State Design of Piles"JCOSSAR2003論文集(構造物の安全性および信頼性). Vol.5. 912-922 (2003)