複雑な境界を有する軟質表層地盤と構造物基礎の動的相互作用の簡便な評価手法の検討

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構造物基礎と地盤との動的相互作用の解析にあって、上下動無視の仮定のもと地盤の深さ方向の振動モードを三角級数で表現し基礎と地盤との境界条件を満たすよう未定係数を決定することで地盤剛性を求めた田治見の方法を用いて地盤深さ方向の振動モードについて検討した。その結果、第1次のモードの影響が支配的であり、2次以降の高次モードの影響は無視しても解析上ほとんど問題がないことがわかった。また剛体基礎に対する有効地震動入力を考えても高次モードの影響が非常に小さいことが明らかになった。そこで本研究で用いる擬似3次元モデル(ウインクラ-モデル上の2次元平面)の振動モードについて、前述の第1モードを仮定した。また地表面での応力解放の影響を擬似的に考慮するため、同モデルの2次元平面に対して平面応力状態を仮定した。以上の仮定のもと水平表層地盤中の剛体基礎のロッキングに対する地盤剛性を求めた結果、厳密なアプローチによって得られた解と非常に近い結果が得られた。そこで同様な仮定のもと、同モデルを地盤が層状構造をなしている場合に対して適用した。その結果、剛性を若干低く見積もる傾向があるもののやはり厳密解と非常に近い結果を得ることができた。さらにこのモデルを基盤が傾斜しているような不整形地盤と基礎との相互作用解析に適用したところ、表層地盤の共振振動数付近における地盤剛性の急激な変化や共振振動数を越えた高次振動の領域における地盤剛性のゆらぎが観察された。このことは基礎からの逸散波動が表層地盤の不整形部分に逸散し反射を繰り返している様子を示すものである。今後は同モデルを複数の基礎構造物が不整形地盤中に埋設されている場合やフレキシブルな基礎と地盤との相互作用解析に適用し、モデルの改良をはかっていく予定である。