Seismic structural response analysis considering fault-structure system; Application to nuclear power plant structures

フォルト-構造物システムによる地震時構造応答解析; 原子力発電施設構造への適用

Quinay, P. E. B.; 市村 強*; 堀 宗朗*; Wijerathne, M. L. L.*; 西田 明美  

Quinay, P. E. B.; Ichimura, Tsuyoshi*; Hori, Muneo*; Wijerathne, M. L. L.*; Nishida, Akemi

本論文では、地震による地盤応答と地表面の構造応答を同時に扱うために、断層-構造物システムを基礎とする数値実験を実施している。断層や不整な地殻構造、地表面近くの柔らかい埋土,地表面の構造物を含む広域の3次元詳細モデルを解析するには、膨大な計算コストが必要となる。市村・堀(2009a)は、計算コストを削減するために特異摂動展開を基礎とするマクロ-ミクロ解析手法を提案した。本手法を用いて、地表面の構造物の地震応答と複雑な地殻構造内の大規模波動伝播の双方を扱うための、マクロ-ミクロ解析システム用に高度に調整された有限要素法コードを開発した。開発したコードの精度をグリーン関数の解析解との比較により検証した後、原子力発電施設構造のシンプルなモデルを用いた地震応答を数値実験した。本手法により、原子力発電施設の詳細な地震応答予測や、施設の耐震安全性のより現実的な評価が期待される。

In this paper, we conducted a numerical analysis based on a fault-structure system. We developed a full three dimensional model that includes from a fault to structures at the surface. However, huge computational cost is required to solve these components simultaneously. Ichimura and Hori (2009a) presented a macro-micro analysis method based on singular perturbation expansion to reduce computational cost. We implemented a highly tuned finite-element code for macro-micro analysis systems to handle large-scale wave propagation in a complicated crust structure as well as the seismic response of a structure at the surface. After verifying the accuracy by comparing the results with analytical Green's function solutions, we demonstrate a seismic response using a model of a nuclear power plant structure. Our methodology can enable detailed prediction of the seismic response of a nuclear facility, permitting the generation of more reliable estimates of the seismic safety of nuclear facilities.