報告書番号

NR23004

タイトル（和文）

鉄筋コンクリート製地中構造物の耐震性能照査法の高度化（その6）- 密な地盤の液状化を考慮した地盤・構造物連成系の三次元非線形地震応答解析手法の適用性検討 –

タイトル（英文）

Development of Advanced Earthquake Resistant Performance Verification on Reinforced Concrete Underground Structure Part VI - Applicability of seismic response evaluation method based on 3D nonlinear analysis with soil-structure interaction considering liquefaction of dense ground -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背　　景
2011年東北地方太平洋沖地震の発生以降，基準地震動が増大していく趨勢にあることから，原子力発電所非常用冷却施設を構成する鉄筋コンクリート製(RC)地中構造物の耐震性能照査において，密な地盤であっても液状化を想定する必要が生じていた．しかしながら，応答値算出の高精度化が図れる地盤・構造物連成系の三次元非線形解析手法については，密な地盤が液状化する条件での適用性は明確になっているとは言い難く，実構造物の耐震性能照査への適用事例もほとんどなかった．
目　　的
密な地盤の液状化を考慮した地盤・構造物連成系の三次元非線形地震応答解析手法の妥当性を確認した上で，代表的なRC地中構造物に適用して地震時挙動を明らかにする．
主な成果
地盤・構造物連成解析には，地盤に過剰間隙水圧の上昇に伴う剛性低下を考慮可能な有効応力モデル，構造物に鉄筋コンクリートとしての材料非線形性が考慮された分散ひび割れモデルを適用した．地盤・構造物間の境界部は離接および滑りをボンド要素で考慮した．解析プログラムには，三次元非線形有限要素解析コードCOM3を使用した．
1. 実験結果の再現解析に基づく妥当性確認
　密な地盤が限定的に軟化・液状化する場合に対して，本解析で用いたモデル化手法の妥当性を確認するために，せん断土槽に埋設された立坑型RC模型の遠心力場振動実験に対する再現解析を行った．この結果，地盤の軟化・液状化過程の時刻歴応答などを厳密に評価するのは難しい一方で，液状化に係る地盤のパラメータ設定を適切に行えば，過剰間隙水圧の上昇に伴う剛性低下などの挙動を大略的には再現可能であり，地盤および構造物の最大応答変位については概ね良好に評価可能であることを確認した．
２. 密な地盤に液状化が生じた実規模土木構造物の地震応答評価
実条件を想定した取水系土木構造物を対象として，液状化の有無などに着目した解析的検討を行った．この結果，飽和状態の地盤下層が過剰間隙水圧の上昇に伴って液状化し，地盤上層との境界部付近において大きく変形することによって，構造物にせん断変形が生じ損傷が大きくなることなどが分かった．また，密な地盤の液状化を考慮した静的地震力を設定した上で，プッシュオーバー解析を行った耐震性能照査例も示した．
今後の展開
密な地盤の液状化を考慮した地盤・構造物連成系の三次元非線形地震応答解析を用いた照査手法の実用化に向けて，解析対象を拡大するとともに，実構造物への適用を図る．

概要 （英文）

With the magnification of reference earthquake ground motion resulting from safety reviews on nuclear power related facilities after the Great Tohoku earthquake, it is necessary to upgrade the conventional conservative evaluation for seismic safety. This paper discusses the applicability of 3D nonlinear analysis with soil-structure interaction considering liquefaction of dense ground for seismic response evaluation on reinforced concrete underground structures.
In order to validate the 3D nonlinear analysis method considering liquefaction of dense ground, centrifugal vibration test result with a RC specimen buried in shear-soil-box were numerically simulated. As a result, the global response such as ground displacement or the local damage such as crack patterns of the model structure and so on were in close agreement with the experimental results. With this in mind, the analysis model considering liquefaction of dense will be suitable for soil-structures interaction analysis of those type RC structures in view of practical accuracy as well as computational efforts.
The numerical analyses of RC pit structure with gable end wall, which were selected as existing structural profiles in a nuclear power plant, were carried out to assess the seismic response of those structures. Then, a practical seismic performance verification method using pushover analysis is also presented for the structure subjected to liquefaction of dense ground.

報告者

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