Analytical study for low ground contact ratio of buildings due to the basemat uplift using a three-dimensional finite element model

3次元詳細解析モデルを用いた建物の基礎浮上りによる低接地率の解析的検討

崔 炳賢  ; 西田 明美  ; 塩見 忠彦; 川田 学; Li, Y. 

Choi, B.; Nishida, Akemi; Shiomi, Tadahiko; Kawata, Manabu; Li, Y.

原子力施設における建物の耐震評価において、地震時の転倒モーメントによって建物の基礎底面が地盤から部分的に浮上る現象は、建物自体の耐力や構造安全性に関わる問題だけではなく、建物内に設置される機器類の応答に影響を及ぼすため、非常に重要な問題である。一方、建物の基礎浮上りによる基礎底面と地盤との間の接地率が小さくなる場合の建物の地震時挙動については、実験や解析的検討が十分とはいいがたい。そこで、本研究では、建物の基礎浮上りに係る既往実験を対象とし、3次元詳細解析モデルを用いたシミュレーション解析を行い、解析手法の妥当性について確認した。解析コードによる結果の違いを確認するために、3つの解析コード(E-FrontISTR, FINAS/STAR, TDAPIII)を用いて同じ条件で解析を実施し、得られた結果を比較した。解析結果については、低接地率状態となる試験体底面の付着力の違いによる建物の応答への影響、解析手法の精度等について考察した。また、建物の応答に係る解析結果への影響が大きいと判断された解析パラメータについては、感度解析により解析結果への影響を具体的に確認した。本論文では、これらの検討を通して得られた知見について述べる。

In the seismic evaluation of nuclear facility buildings, basemat uplift-the phenomenon during which the bottom of the basemat of a building partially rises from the ground owing to overturning moments during earthquakes-is a very important aspect because it affects not only structural strength and integrity, but also the response of equipment installed in the building. However, there are not enough analytical studies on the behavior of buildings with a low ground contact ratio due to basemat uplift during earthquakes. In this study, we conducted a simulation using a three-dimensional finite element model from past experiments on basemat uplift; further, we confirmed the validity of this approach. In order to confirm the difference in the analytical results depending on the analysis code, the simulation was performed under the same analytical conditions using the three analysis codes, which are E-FrontISTR, FINAS/STAR and TDAPIII, and the obtained analysis results were compared. Accordingly, we investigated the influence of the difference in adhesion on the structural response at low ground contact ratio. In addition, we confirmed the effects of significant analysis parameters on the structural response via sensitivity analysis. In this paper, we report the analytical results and insights obtained from these investigations.