2018 Fiscal Year Annual Research Report
津波・漂流物による外力を考慮した津波避難ビルの統合型安全性照査システムの構築
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17H02057
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
磯部 大吾郎 筑波大学, システム情報系, 教授 (00262121)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 聖三 筑波大学, システム情報系, 助教 (10439557)
浅井 光輝 九州大学, 工学研究院, 准教授 (90411230)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 津波伝播解析 / 構造解析 / 津波避難ビル / ASI-Gauss法 / VOF法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、一方向連成解析手法が津波襲来時の建物の倒壊解析に適用可能か検討するため、水理実験と解析を比較しその妥当性を検討した。水理実験と解析の比較では、まず水路中で波力を受けるゴム板の応答計測実験を行った。次に流体と構造の一方向連成解析手法を用いて、応答計測実験を模擬した解析を行った。その結果、波高と流速については実験結果と概ね一致した。その一方で、ゴム板に作用した波力と生じた変位は実験よりも大きな値を示した。実験ではゴム板に傾斜が生じたためゴム板に作用する波力が減少したが、解析ではゴム板の変形を考慮していないため波力が減少しなかったと考えられる。したがって、波力を受けて容易に変形するような構造物へ一方向連成解析手法を適用する場合に、実現象よりも変形を過大に評価してしまう可能性がある。
次に、前年度に効率化を図った解析手法を統合し、津波避難ビルの安全性照査システムを構築した。具体的には、界面捕捉法に基づく自由表面流れ解析のためのAdaptive Discontinuous Galerkin法を高精度化し、体積が不均等分布してしまう問題を解決した。この手法を用いて津波災害の再現解析を行い、建物の損壊・転倒などを引き起こす要因について検討し、避難ビルの設計方針に関する知見を取得した。さらには、高精度骨組構造解析手法であるASI-Gauss法による阿蘇大橋崩落プロセスの検証を行い、その崩落メカニズムの推定を行った。その結果、地盤変動によってアーチ橋が上に凸状に変形することにより、崩土の荷重への抵抗力が増すため、崩土により崩落した危険性は低いことが分かった。一方、阿蘇大橋は基礎地盤が崩壊し、アーチ橋支承部が流出、欠損したことにより崩落した可能性が高いことが判明した。
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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
本年度は、当初の目標である水理実験を実施し、それと一方向連成解析手法による解析結果との比較・検証を行い、解析手法の有効性と限界について検討することができた。また、ASI-Gauss法による崩土を外力作用とした橋梁の構造解析も実施した。さらに、成果をまとめた書籍（共著）を1冊、講演論文を7編発行し、関連するキーノート講演を1件行うことができた。よって概ね順調に研究は進行しているものと思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、漂流物が津波避難ビルに衝突し窓などの開口部が塞がれ、構造物に作用する波圧が増加してしまうような現象を精査することを目的とし、複数の漂流物模型を用いた水路実験を行う。ASI-Gauss法は非常に高速な解析手法であり、建物一棟程度であればPCでも十分に解析が可能であるが、避難ビルが周辺に与える影響や周辺から受ける影響を評価するためには、複数の構造物についてまとめて解析する必要がある。そのため、 OpenMPによるノード内並列計算手法を導入することで、大規模計算の高速化を図る。
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[Book] Earthquakes - Forecast, Prognosis and Earthquake Resistant Construction2018
Author(s)
Valentina Svalova, Michaela Ibrion, Tse-Shan Hsu, Chaoyong Peng, Hideyuki O-tani, Zuhair Hasan El-Isa, Pithan Pairojn, Walter Salazar, Mei Li, Sui Tung, Michihiro Ohori, Li Jianbo, Daigoro Isobe, Seizo Tanaka, Huai-feng Wang, Roberto Guidotti, Comingstarful Marthong and Stefania Rizzo
Total Pages
320
Publisher
IN TECH
ISBN
978-1-78923-950-8
