津波避難ビルの損傷評価のための有限要素解析手法の構築

Development of Finite Element Analysis Method for Damage Estimation of Tsunami Evacuation Building

Abstract

本研究では, 津波避難ビルの設計時における損傷評価のための有限要素解析手法を構築することを目的とする. まず, 津波波力を表す方法として, 構造物の形状を詳細に表現し, これらに作用する波力を高精度に評価することが可能な解析手法の構築を行った. 時々刻々の自由表面流れを解析するために, 安定化有限要素法に基づくVolume of Fluid (VOF)法を実装した. 数値解析例として, 津波避難ビルに対する津波伝播解析を取り上げ, 津波避難ビルの形状による波力の変化について検討を行った. また, 津波避難ビルの形状による抗力係数の変化についても検討を行い, 設計時に用いる津波波力の推定式の有効性を検討した. また, 構造物の損傷評価を行うための方法として, ASI-Gauss法に基づく骨組構造解析手法に対して先の津波波力を入力とする1方向連成解析手法を構築し, 津波避難ビルの損傷評価を行った.

This paper presents a nite element analysis method for damage estimation of Tsunami evacuation building. To estimate the wave force applied to the building in wave propagation problems, we have developed a three-dimensional free surface ow analysis code based on the volume of uid (VOF) method. A numerical code based on the ASI-Gauss technique is applied to evaluate the behavior of framed structures. As numerical examples, estimation of Tsunami wave force on the evacuation buildings are presented to show the validity of the method. The applied wave force and damages of the structure obtained by the present method are compared between several in ow conditions and building shapes.