地盤と建物の応答予測

一次元せん断連続体モデルを用いた建物の応答解析 ~相互作用を考慮した建物応答増幅度の簡易算定~

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建 物の地震動に対する応答増幅は、減衰定数の大小に左右されます。特に、構造物と地盤との慣性の動的相互作用効果による地下逸散減衰の寄与が大きく現れ ます。しかし、三次元弾性波動論などに立脚する動的相互作用問題は、境界積分方程式を解く問題となり、建築構造工学の中で最も難解な問題のひとつとなって います。
当研究グループでは、スウェイ動が卓越する動的相互作用問題について、応力境界条件を付与した一次元せん断連続体として建物をモデル化することで、簡潔 かつ明快に解析解を導出しました。下のリンクから、建物の諸元を入力すると、地震時の応答増幅を表す伝達関数を計算するシステムを使えます。

建物増幅計算システムを使う

地盤・建物系の動的相互作用

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建 物は地盤に支持されて立っています。地震時には、揺れは地盤を介して建物に入力されるとともに、建物の揺れは、それを支持する周辺地盤を揺らすことで 逸散していきます。これらの現象は、地盤と建物の動的相互作用効果と呼ばれています。動的相互作用効果に関する研究は、古くから行われていますが、今研究 室では、これまで検討が十分になされてこなかったねじれ入力動や根入れ基礎に対する基礎入力動の簡易評価法について検討しています。

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建物応答解析と被害予測

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建 物の真の性能設計を実現するためには、建物に入力する地震動とともに、建物の構造的なモデル化をより精度の良いものにする必要があります。近年の被害 地震では、壁量の不足した木造建築物において、倒壊や大きな残留変形を残す被害が見られたが、RC造やS造(体育館を除く)の建物には大きな被害が見られ ませんでした。これらの原因として、建物の保有する余力や、高密度な地震観測網、地震計の高精度化、あるいは地盤の非線形化や建物への基礎入力動といった 地盤と建物の動的相互作用効果等が挙げられていますが、十分な結論に至っていないのが現状です。
そこで、当研究グループでは、近い将来に発生が危惧されている東海・東南海地震に対する精度のよい建物被害予測を行うための、地震応答解析法について検討し、本手法を用いた被害予測を実施して、事前対策の啓発に有効利用したいと考えています。

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擬似経験的グリーン関数法による強震動予測

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当 研究グループでは、中小地震の地震観測記録と精度の良い深部地盤、浅部地盤モデルを駆使した擬似経験的グリーン関数法という新しい強震動予測手法を開 発しました。これまでに、当研究グループを中心に作成した濃尾平野の深部地盤、浅部地盤モデルを用いて、想定東南海地震に対する名古屋市内のきめ細かい揺 れを推定しています。

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大規模群杭の効率的な動的相互作用解析法

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当 研究グループでは、大規模群杭の問題を、近接する複数の杭を集約杭に置換することにより、小規模の集約群杭の問題に置換する方法を開発しました。この 方法は、インピーダンスのみではなく、基礎入力動の解析にも適用でき、パイルド・ラフト基礎や根入れを有する杭基礎にも拡張可能です。今後、火力発電所な どの大規模群杭で支持された構造物の耐震性評価や地震時応答予測に適用します。

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簡易的な動的相互作用解析法の開発

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2000 年に導入された限界耐力計算では、動的相互作用効果を簡易に評価する方法が提案され、一般建物の設計にも利用可能となりましたが、水平動の入力 損失効果のみが考慮されています。また、根入れを有する基礎のインピーダンスについても簡便な評価法がありません。そこで、当研究グループは、根入れ基礎 のインピーダンスや基礎入力動に関する簡易評価法を提案し、その妥当性を検討しました。

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杭の非線形解析や浮き上りを考慮した非線形地震応答解析法の開発

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当研究グループでは、近い将来に発生が危惧されている東海・東南海地震に対する精度のよい建物被害予測を行うための地震応答解析法について検討し、これを用いた被害予測を実施して、事前・事後対策に有効利用したいと考えています。

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各種波形解析

観測記録や振動実験記録を分析するために、フーリエ解析などの信号処理技術を駆使した種々の波形分析ツールを開発してきました。また、AVSを利用した 教育ツールや、インテラクティブに分析をするツールなどを組み合わせ、容易に波形解析ができる環境を整えてきました。

宇宙構造物の応答解析法と波動伝播解析法

剛体的な変位を内在する宇宙構造物の解析のため、一般化逆行列を利用した解析法や、マルチボディダイナミックス法、更新ラグランジェ法などを利用した応 答解析法を開発したり、隕石衝突などの高振動数領域の解析を行うために伝達行列法を利用した波動伝播法などを開発しました。また、後者の分析の延長で、有 限要素法における質量行列の作成法についての提案も行ってきました。

交通振動等の移動荷重に対する地盤応答解析法

半無限に広がる地盤上を交通振動のような動荷重が移動する問題を扱うために等速移動点加振に対する基本階や薄層解を新たに誘導しました。また、動荷重評価のために、種々の車両・路面状態に対する動荷重を車両走行試験により導出して、動荷重の評価を行いました。