Penzien型モデルによる杭と地盤の非線形性を考慮した杭支持建物の地震応答解析
本論文では、杭支持建物の非線形地震応答解析を行う際の、解析モデルや主な解析パラメーターの合理的な策定方法を示した。さらに、その適用例として、沖積地盤に建つ杭支持高層RC建物の、杭と地盤の非線形性をともに考慮した地震応答解析を行い、杭の非線形性が建物および杭の応答に及ぼす影響について考察した。解析モデルにはPenzien型モデルを採用した。解析パラメーターについては、薄層法を出発点とする群杭効果を考慮した地盤ばね定数の設定方法、修正R-Oモデルや双曲線モデルによる地盤反力の非線形性のモデル化、および材端ばねモデルを用いた杭の非線形性のモデル化に着目して示した。地震応答解析の結果、杭の非線形性が建物応答に与える影響は小さいこと、杭の非線形性を考慮することで杭の応答が低減すること、杭の非線形化の要因が、杭先端では地盤震動にあり、杭頭では地盤震動と建物の慣性力の両者にあることが明らかとなった。
Earthquake Response Analysis of Pile-supported Buildings Considering Nonlinearity of Pile and Soil
This paper presents a practical numerical method of evaluating the nonlinear seismic response of a pile-supported building. A soil-pile-structure system is modeled using simple beam-spring model. Lateral springs and shear springs are used as soil springs which connect the pile with surrounding soil. To take group effects among piles into account, the stiffness of the springs is evaluated from the soil stiffness matrix of the piles calculated by the thin layer element method. The nonlinearity of ｔhe soil resistance forces is represented by using the hyperbolic curves for lateral springs and the Modified Ramberg-Osgood model for shear springs. An earthquake response analysis of a high-rise reinforced concrete building supported by a number of 32 piles is performed, and then the nonlinear behavior of both the building and the pile is discussed. It is concluded that the nonlinearity of the pile decreases the seismic responses of the pile, but does not affect those of the building significantly.
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