スーパーコンピュータ利用による3次元不整形地盤域にある構造物の耐震安全性評価

使用超级计算机对位于 3D 不规则地面区域的结构进行地震安全评估

• 批准号: 08248114
• 负责人: 篠崎 祐三
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08248114/
• 关键词: 3次元不整形地盤; 震害; スーパーコンピュータ; 境界要素法; 断層震源

表層地質が地震動の特性に大きく影響し、地震動災害が限られた特定の地域に集中する現象をしばしば経験してきた。特に、1995年兵庫県南部地震では、建物被害が震度7の「帯状地域」に集中し、世界中の注目を浴びた。したがって、本研究では地形・地層構成が複雑に変化する不整形地盤の影響との関連に於て強震動の構造物への入力機構を理論的・実験的に明らかにすることにより、都市の震害予測ならびに防災・減災対策への策定に不可欠な、来襲強震動の破壊能評価のための基礎的知見を得ることを目的とする。3次元不整形地盤域にある構造物の耐震安全性を評価する作業は、(1)まず最初に不整形地盤域の強震動を精度よく予測する。(2)次に、この強震動を入力地震動として想定し、この不整形地盤域に建つ構造物の耐震安全性を評価する。以上の二つの作業項目に大別できるが、前者の作業、すなわち、不整形地盤域を伝播する強震地動を精度よく予測することは極めて困難な作業を伴い、全作業の中で最も大きな比重を占める。3次元不整形堆積地盤の地震動特性を境界要素法での数値解析内容を大別すると、1)→グリーン関数に基づき地層境界面の離散化要素の変位あるいは表面力による積分評価を行い密マトリクスを作成する。2)→このマトリクスに基づき地層境界面での入力変位場を考慮して複素多元連立方程式を解き、地層境界面での変位及び表面力を評価する。3)→その境界面での変移及び表面力を用いて3次元不整形堆積地盤の任意の地動変位応答を評価する。以上の3つのステップに分けることができる。もっとも難解で計算時間が掛かる部分はステップ2である。その際、採用するグリーン関数として、全無限地盤と半無限地盤を対象とするものの二つに分けることができるが、閉形解で表示されるため計算の容易な前者のそれに対して、後者のグリーン関数は、それ自身が無限積分表示されるため、数値計算は難解で計算時間も非常に掛かる。従って、汎用コンピュータの20〜30倍の処理速度が期待できるスーパーコンピュータ活用による数値解析手法を開発する。この研究と並行して、全無限地盤グリーン関数に基づく近似解と半無限地盤グリーン関数に基づく厳密解の両者の長所を巧みに組み合わせることにより3次元不整形堆積地盤の強震動予測法の開発を行う。ここでの研究では計算機使用料の不要なワークステーションを用いてグリーン関数の効率のよい計算プログラムを併せて開発しながら研究を進める。

The surface geological が seismic の features large に き く influence し, seismic disasters が limit ら れ た specific regional の に concentrated す る phenomenon を し ば し ば 経 験 し て き た. Special に, the 1995 hyogo 県 southern earthquake で, buildings were damaged が, intensity 7, に "zonation area" に concentrated に, the world に paid attention to を and びた. し た が っ て, this study で は landform, strata constitute が complex 雑 に variations change す る unaffected plastic turf の と の masato even に in て strong vibration の structure へ の institutions into force を theory, be 験 に Ming ら か に す る こ と に よ り, city の damage can be な ら び に, disaster prevention and mitigation strategy seaborne へ の draw up に not owe な, incoming strong vibration の broken 壊 can review 価 の た め の basis The view を obtained る とを とを objective とする. Three dimensional plastic turf domain not に あ る structure の を seismic safety evaluation of 価 す る は, (1) ま ず に initially not plastic turf domain の strong vibration を precision よ く be す る. に, (2) times こ の strong vibration を ground motion into force と し て し scenarios, こ の not build plastic turf domain に つ structure の を seismic safety evaluation of 価 す る. Project に の above two つ の comparing で き る が, the former の homework, す な わ ち, not plastic turf domain を 伝 sowing す る earthquake ground shaking を precision よ く be す る こ と は extremely め て difficult な homework を い, all homework の で も most big き な を proportion of め る. Three yuan is not accumulated plastic turf の ground motion characteristics を boundary element method で の the numerical analytical content を comparing す る と and 1) > グ リ ー ン masato number に base づ の の き stratigraphic boundary surface discretization elements - a あ る い は surface force に よ る integral evaluation 価 を line い dense マ ト リ ク ス を made す る. 2) - > こ の マ ト リ ク ス に base づ き stratigraphic boundary surface で の variations into force potential field を consider し て complex multivariate even equations き を solution, stratigraphic boundary surface で の variations and び surface force を review 価 す る. 3)→そ <s:1> boundary surface で <s:1> transformation and び surface force を use そ て three-dimensional irregularly piled earth <s:1> arbitrary <s:1> geodynamic transformation position 応 answer を comment 価する. The above <s:1> 3 ステップに ステップに ステップに points ける とがで とがで る る. Youdaoplaceholder0 っと difficult to solve で calculation time が hanging the る part が ステップ ステップ2である. そ の interstate, using す る グ リ ー ン masato number と し て, whole infinite territory と semi-infinite ground を like と seaborne す る も の の two つ に points け る こ と が で き る が, closed form solution で said さ れ る た め の easy な former の そ れ に し seaborne て, the latter の グ リ ー ン masato は, そ れ itself が infinite integrals さ れ る た め, the numerical calculation は refractory で も calculation time Very に hanging る. 従 っ て, domestic コ ン ピ ュ ー タ の 20 ~ 30 times の 処 Richard speed が expect で き る ス ー パ ー コ ン ピ ュ ー タ use に よ る the numerical analytical technique を open 発 す る. こ の research と parallel し て, infinite territory グ リ ー ン masato number に base づ く approximate solution と semi-infinite ground グ リ ー ン masato number に base づ く の 厳 dense solutions that struck the の を by long qiao み に group み close わ せ る こ と に よ り three yuan not accumulated plastic turf の strong shock to the measuring method of の open 発 う を line. こ こ で の research で は computer use material の don't な ワ ー ク ス テ ー シ ョ ン を with い て グ リ ー ン masato number の sharper rate の よ い computing プ ロ グ ラ ム を and せ て open 発 し な が を ら research into め る.

项目成果

Shinozaki: "Bomdary element modeling of site effects" Proc.11th World Conf.Earthq.Engng. (1996)

Shinozaki：“场地效应的Bomdary 元素建模”Proc.11th World Conf.Earthq.Engng。

篠崎・吉田: "3次元不整形地盤の地震動解析:兵庫県南部地震「震災の帯」に関する考察" 第1回都市直下地震災害総合シンポジウム論文集. 75-78 (1996)

Shinozaki和Yoshida：“三维不规则地面的地震运动分析：兵库县南部地震“地震带”的考虑”，第一届城市内陆地震灾害综合研讨会论文集75-78（1996）。

Shinozaki and Yoshida: "Seisonic waves in 3-D sediment ary basis due to point sorce" Proc.11th World Conf.Earthq.Engng. (1996)

Shinozaki 和 Yoshida：“点源引起的 3-D 沉积基础中的地震波”Proc.11th World Conf.Earthq.Engng。

Fujiwara: "Seisonic wavefields in multi-layered media calculateal uy bybrid combination of BEM and TLFEM" J.Physics.Earth.44. 133-152 (1996)

Fujiwara：“利用 BEM 和 TLFEM 的混合组合计算多层介质中的地震波场”J.Physics.Earth.44。