2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of rigid plastic finite element method using nonlinear shear strength of soil material and quantitative analysis of design standard
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18H01533
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
大塚 悟 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (40194203)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 基礎の支持力 / 複合荷重 / 数値解析 / 支持力式 / 土水連成解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成31年度（令和1年度）の研究実績について項目毎に記載する.
（１）複合荷重に対する極限荷重空間の解析：地盤に線形強度を用いて，鉛直・水平・モーメントの複合荷重に対する砂質地盤および粘性土地盤の極限荷重空間を数値解析により求めた．解析では先ず偏心・鉛直荷重に対して，基礎底面の粗度に関する検討を行い，鉛直・モーメントの極限荷重空間の差異を明らかにした．偏心荷重では接地圧分布の評価が重要であるが，インターフェイス要素の適用や基礎と地盤の離合を考慮することによって，基礎と地盤の摩擦条件に応じて合理的な評価が実施できることを示した．次に偏心・傾斜荷重に対して鉛直・水平・モーメントの複合荷重に対する極限荷重空間を求めた．既存文献との比較を通して解析結果の合理性を明らかにした．また，極限荷重空間については鉛直・水平・モーメントの個々を単独で操作する荷重経路に対して唯一性を検証し，最終的に得られた成果をとりまとめて支持力式を提案した．
（２）基礎の支持力模型試験：製作した支持力模型試験機の精度検証とチューニングを実施した．砂質地盤上の基礎に対して偏心・鉛直荷重に対する支持力実験を実施し，鉛直荷重とモーメントの複合荷重に対する模型試験を実施し，解析結果との比較検討を実施した．概ね一致する結果が得られたが，実験結果はばらつきも大きく，更なる実験精度の向上が求められる．
（３）基礎の寸法効果を考慮した支持力式の高度化：豊浦砂の拘束圧に対する強度の非線形特性に基づいて，基礎の寸法効果を考慮した支持力解析を実施した．対象地盤は砂質地盤および粘着力を有する中間土地盤として，支持力式では粘着項および自重項について，基礎幅を用いた支持力式の修正係数を提案した．
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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
基礎の鉛直・水平・モーメントの複合荷重に対する支持力については，開発した解析手法を用いて極限荷重空間の解析を系統的に実施した．その結果，砂質地盤および粘性土地盤に対して極限荷重空間の定式化を行い，支持力式の提案にまでとりまとめた．また，基礎の支持力については土木構造物から建築構造物の基礎までの寸法の差異に着目して，基礎の寸法効果の及ぼす影響について支持力公式の修正提案を試みた．特に基礎寸法が大きくなる建築基礎については，実務設計で用いられる建築学会の支持力基準に対して，解析結果を基にして自重項および粘着力項の修正係数を提案するなど，着実な成果が得られた．模型実験についても，偏心・鉛直荷重に対する模型実験を実施して，解析とのすり合わせを実施している．実験の実施にはノウハウの蓄積が必要であり，試験結果の精度向上のための取り組みを実施した．研究には進捗状況にばらつきがあるが，総合すると概ね順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の成果を踏まえて，今後に以下に示す各項目の研究を実施する。
（１）複合荷重に対する基礎の極限荷重空間：鉛直・水平・モーメントの複合荷重に対する基礎の極限荷重空間については支持力式まで提案したが，適用性に関する詳細検討が必要であり，更なる支持力式の高度化を図る．
（２）偏心・傾斜荷重に対する支持力模型試験：砂質地盤の支持力模型試験については実験精度の向上を図る．先ずは2つの実験条件について実施する．1つは偏心・鉛直荷重の支持力であり，もう1つは傾斜・中央荷重の支持力である．両者はそれぞれ鉛直荷重・モーメントの荷重空間，鉛直・水平荷重の極限荷重空間を形成するため，解析による鉛直・水平・モーメントの極限荷重空間の妥当性を検証するための，基本的な荷重空間となる．次に研究の進捗に合わせて，偏心・傾斜荷重に対する実験を実施する．偏心・傾斜荷重は鉛直・水平・モーメントの組み合わせ荷重になるが，荷重経路を意識して解析結果との比較検証を実施する．
（３）基礎の寸法効果を考慮した支持力式の提案：寸法効果を考慮した支持力式については，自重項および粘着力項について基礎寸法による修正係数を検討したが，更にサーチャージに関する項の検討を実施する．建築基礎は根入れ構造が一般的であり，サーチャージ項に関する検討と支持力式の高度化はは工学的ニーズが非常に高い．サーチャージ項に関する寸法効果について調査する．
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Research Products
(10 results)
