2021 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 / 限界荷重空間 / 支持力式と修正係数 / 寸法効果 / 多層系地盤 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
基礎の支持力は地盤工学の古典的な研究課題であるが、構造物の設計に不可欠な設計項目である。支持力の推定式は我が国において道路橋示方書などの支持力式が実務で広く用いられるが、模型実験による経験式や塑性論による簡易解析をベースにしており、欧州・米国の設計式に比べると高度化されているものの、標準的な設計課題を対象に開発されている。しかし、有限要素法が普及し、塑性論による解析も高度化して複雑な境界値問題に対しても精密な解析が可能になっている。数値解析の模型実験に対する短所は正解の保証のないことであるが、精度が確認できれば模型実験では達成できない様々な仮想条件に対する検討が可能な長所を有している。基礎の支持力式は標準的な設計課題に対して開発されているが、実務における適用範囲は広範であり、また地盤の耐荷力を簡便に理解する設計上の技術支援効果は極めて大きい。しかし、載荷重が鉛直・水平・モーメントの複合荷重になると基礎と地盤の離合の接触問題や砂質土と粘性土のせん断強度特性の差異により、限界荷重曲面の精度は十分に確認できていない。砂質地盤の場合には基礎形状による寸法効果の問題もあり、支持力式の精度の検証や合理化は現在に至る工学的課題である。研究期間の最終年度に当たり、鉛直・水平・モーメントからなる複合荷重に対する限界荷重空間について、粘性土，中間土，砂質土を包含した統合型の支持力式をとりまとめた。また、砂質地盤の支持力に及ぼす基礎の寸法効果に関しては、支持力式における修正係数を重力項およびサーチャージ項に対して開発した。提案式の適用性に対する検証は過去の遠心模型試験や弾塑性数値解析との比較により明確に証明するほか、材料特性については相対密度の異なる豊浦砂を始め世界各地の砂質土に対して、支持力式は概ね10％以内の精度を有することを明らかにした。研究成果は査読審査中の論文を含めて公表に努めた。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(6 results)
