上部建物特性を考慮した杭基礎の被害・設計法に関する研究

細野, 久幸

2009-10-29T05:20:21Z

2009-10-29T05:20:21Z

2009-09-25

兵庫県南部地震で見られた杭基礎建物の被害では，次の特徴が見られた． 1)上部構造が被災している建物は基礎構造に被害が見られない． 2)基礎構造が被災している建物は上部構造に大きな損傷が見られない． この被害特徴から推測されることは，上部構造と地盤を含めた基礎構造の間に，相互の振動特性から地震時における建物の振動性状に影響を与える要因があるということである．本論文のはじめには振動性状の指標となる建物と地盤の固有周期を用いて，被災建物の被害態様の分類を行ない，上部構造と地盤を含めた基礎構造の関係と被害について整理することとした．その結果，周期の違いによる被害態様の分類が可能である結果が得られ，上部構造と基礎構造のそれぞれの固有周期の相関により，被害態様が異なるという知見を得た（第２章）．現行の耐震設計では，上部構造は基礎固定のもとで解析が行われ，地震時における外力分布は，その建物高さと構造種，建物重量分布から略算的に求めるAi分布が使われている．杭基礎の設計は，この基礎固定で求められた上部構造の第１層部分に作用する地震力に，地下震度（一次設計では震度k=0.10）を基礎重量に考慮した地震力を付加させたものに対して行われているに過ぎず，上部構造と基礎構造の相互関係については，全く考慮されていない．固有周期に基づく整理から，被害態様には上部構造と基礎構造の相対剛性が関係していることが判明したので，この影響を評価するために，上部構造と基礎構造の重量と剛性が分かっている被害事例をもとに，連成系としての質点系モデルを考え（第３章），建物と基礎の被害状況が質点系モデルによる評価で説明できるかどうかについて検討を行った（第４章）．その結果，被害を概ね説明できるが，軸力変動が大きい場合（第５章），入力地震動が想定している大きさより被害事例では大きかった場合（第６章），建物の特殊性による場合（第４章）などがあることも示した． 最後に，杭の設計で考慮されていない上部構造と基礎構造（杭-地盤系）の相対剛性の影響が，杭頭部に作用する地震力，さらには上部構造の第１層に作用する層せん断力に大きな影響を及ぼすことを解析的に示した．この影響を現行の設計において取り入れやすくするために，上部構造で扱われる剛性率の考えを杭基礎部分にも取り入れ，定量的な評価を行うための検討を行った．さらに，現行の設計で用いられる地下震度に換算した場合，上部構造と基礎構造の相対剛性差によっては，杭頭部には非現実的な地下震度が換算されるので，上部構造と基礎構造の連成質点系モデルによる検討が必要な場合があることを示した．建物と地盤の略算的な固有周期を指標とした相関関係から，これまでの上部構造は基礎固定，杭は上部構造の１階の層せん断力に基礎重量と地下震度の積を加えたもので扱える領域と今回検討した連成系としての検討が必要な領域に分類することを目的としている（第７章）．

取得大学：京都工芸繊維大学 ; 取得学位：博士（工学）; 学位授与年月日：2009-09-25 ; 証書番号：博乙第１７６号

http://hdl.handle.net/10212/1970

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