2017 Fiscal Year Research-status Report
杭支持層が傾斜した地盤における杭基礎の耐震設計法の提案
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16K06565
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
三辻 和弥 山形大学, 工学部, 教授 (90292250)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 杭基礎建物 / 不整形地盤 / 東日本大震災 / 耐震設計 / 地震観測 / 常時微動観測 / 数値解析 / 有限要素法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度研究内容の継続として、数値解析モデルの検証・高度化を行った。上部構造-杭-地盤の非線形動的相互作用解析を行うにあたり、2次元有限要素法の解析モデルを再検討し、上部構造および杭の非線形モデルをBi-linearモデルからTri-linearモデルに修正した。また、上部構造モデルについて、前年度は質点系モデルのみの検討であったが、骨組モデルへの拡張を行った。
研究対象建物の敷地地盤のような不整形地盤の地震応答を検討するため、重複反射理論を基礎とした簡易モデルの作成を行った。杭基礎構造物の解析でよく用いられるPenzien型モデルのような質点系の数値解析モデルと組み合わせて、耐震設計に関する検討を行う準備を整えた。さらに、山形盆地内で行った常時微動観測および地震観測データに基づき、不整形地盤の地盤振動特性について検討した。既往の研究結果などから、基盤形状が傾斜し、軟弱な表層地盤の層厚が異なることが想定されている複数個所での観測結果より、山形盆地内各所での地盤の卓越振動巣を推定した。基盤層が深く、軟弱な表層が厚いと考えられる地点の多くでは、地盤の卓越振動数は1.0Hz前後であり、基盤層が浅くなってくる盆地西部や扇状地上の比較的堅固な地盤が現れる地点では2.0Hzあるいはそれ以上の卓越振動数が観測された。また、各所で得られたボーリングデータから推定される表層地盤の理論的な卓越振動数を求めると、常時微動から推定される結果に比べて高くなる傾向が見られた。常時微動観測結果から得られる地盤の振動特性は、1.0Hz以下の比較的低振動数の領域にピークが見られる傾向があり、これらの結果より、深部の地層の影響が現れていることがわかった。さらに、杭基礎構造物の設計法にかかわる検討として、これら不整形地盤における観測地点の建物について、基礎構造形式を調査した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前年度の主な結果である、2次元有限要素法による数値解析モデルを検証して修正・高度化した。それらの結果を発展させて、耐震設計に応用できる数値解析モデルの開発を行った。観測記録や有限要素法による詳細な数値解析との比較を行う、設計用モデルの妥当性の検討を行う準備が整った。また、本研究課題の重要なテーマのひとつである、不整形地盤の振動特性について、常時微動および地震観測記録とボーリングデータから推定される理論的な傾向について比較を行、データの集積を図ることができた。また、それら不整形地盤に建つ建物の基礎構造種別についても調査を行うことで、本研究課題の目的である、杭支持層が傾斜した地盤における杭基礎の耐震設計法について検討対象を拡張することができた。今年度は模型実験も実施する予定であったが、これについては機材の調達など実験準備を行うにとどまったが、次年度に実施可能な状況となっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの被害調査や観測結果から得られた知見、モデルの修正・高精度化を行った2次元有限要素法による数値解析結果と、今回開発した設計用簡易モデルによる数値解析結果を比較して、設計モデルの妥当性を検討する。また、杭支持層の傾斜角や杭間の距離など、これまでの観測記録からは得られていない因子の影響をより詳細に検討するために、模型実験を実施する準備を行っている。これらの結果をまとめることで、今回研究対象とした、東日本大震災で被災した杭支持層が傾斜する地盤に建つ杭基礎建物の耐震設計法の提案を行い、本研究課題のまとめとする。
追加的な内容として、常時微動観測や地震観測を行った不整形地盤上の複数の建物について、設計図書に基づく基礎構造種別の調査を行っている。これにより、杭支持層が傾斜した地盤上の建物基礎構造の設計に関する情報について、データが蓄積することを期待している。これらの検討により、提案する設計法の妥当性について検証を行う機会を増やしたいと考えている。
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