有限要素法によるRC立体骨組構造物の地震崩壊解析手法の開発
Development of Seismic Collapse Analytical Scheme for RC Space Framed Structures Using Finite Element Method

Abstract


 従来の建築物の設計では計算コストを抑えるために,重要な構造物以外は震度法による水平一軸方向の静的解析のみが実施されることが多かった.また動的解析を実施する場合でも,層を質点系モデルに置換した解析が主流であり,柱や梁など部材レベルでの構造物の複雑な動的挙動を十分に把握するまでには至っていなかった.そのため,計算効率の高い簡便でかつ高精度な動的解析手法の出現が望まれていた.  近年,計算機の著しい進歩によって計算コストの制限は取り払われつつあり,種々の動的解析手法が開発されているが,本研究では順応型(Adaptively)Shifted Integration(ASI)法に基づく有限要素法を地震応答解析に適用した.
 本研究では,RC立体骨組構造物に対する,ASI法を用いた計算効率の高い地震応答解析手法を確立することを目的とした.静的な解析において実験値と定量的に比較してRC部材をモデル化し,次に支持点加振による動的解析手法についてその妥当性を検証した.さらに鉛直方向運動を考慮した3軸加振による影響を検証した.また従来の質点系モデルでは解析困難であった地震波伝播位相差を考慮した地震応答解析を実施し,その挙動の差異を検証した.最後に通常の有限要素法では解析困難であった部材破断を伴うような強非線形性および不連続性の高い崩壊解析,そして部材間接触を考慮した解析を実施し,中間層崩壊した構造物の崩壊挙動を再現した.


A new finite element code using the Adaptively Shifted Integration (ASI) technique with a linear Timoshenko beam element, which can express member fracture by a plastic hinge located at an exact position with a simultaneous release of the resultant forces in the element, is applied to the seismic damage analysis of reinforced concrete (RC) framed structures. Contact between members is also considered in order to obtain results that agree more closely with actual behaviors such as intermediate-layer failure. By using the proposed code, sufficiently reliable solutions have been obtained and the results reveal that this technique can be used in the numerical estimation of structural reliabilities.


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