ハイブリッド離散化手法による地盤と構造物の3次元動的相互作用に関する研究

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本研究は、地盤と構造物基礎の3次元動的相互作用問題を、地震応答を主眼に置いて扱ったものである。解析手法として境界要素、有限要素と境界要素法のハイブリッド法を適用し、基礎の応答自由度における地盤インピーダンス関数および有効入力を評価した。解析対象地盤は半無限基盤を有する層状地盤とし、応答解析には円筒座標系において周方向にフーリエ級数展開を用いた定式化を行った。間接境界法ではまず加振力を仮定するが、各加振パターンに対するグリーン関数(基本解)の評価は、ハンケル変換から波数領域において、各層および半無限地盤に関する剛性マトリックスを定義し、スティフネス法により基本解を求める過程を採った。波数領域から空間領域への変換は、高速フーリエ・ベッセル変換のアルゴリズムに従った。対象とした解析領域は3次元体であることから、加振パターンとしてシリンダー状加振、ディスク状加振を仮定した。間接法では、地盤と基礎のインターフェイスにおける変位および応力分布が正しく評価できるに充分な加振点と、そして加振点と観測点の間のオフ・セット量の採り方が重要となる。これらをパラメトツクに調べた後、最適と思われる加振数とオフセットを決定した。数値解析例として、地盤内に根入れを有する剛体ケーソン基礎の地震応答解析を行い、同結果と有限要素法を用いた解析結果との比較から、本研究で開発した手法の妥当性を得た。また伝播性の入力(傾射入射角のSH波,SV波)の下での基礎の応答解析から、波動伝播を考慮した解析の必要性を示した。