建物の地震応答に基づくRC杭の損傷検出
これまでの大地震において，コンクリート系の杭に多くの被害が発生している。杭に損傷があれば余震や次の大地震で問題が生じる可能性があるため，杭の健全性を早期に把握することが重要である。上部構造物の地震応答から杭の損傷を検出できれば有益であるが，その方法は未だに確立されていない。本研究では，RC杭基礎のＥ－ディフェンス振動台実験と三次元FEM解析を行い，上部構造物の地震応答と杭の損傷との関係を検討した。その結果，杭が損傷すると，上部構造物のロッキング振動に伴って基礎中央部に動的な上向きの変位が発生するという知見を得た。この知見に基づき，基礎中央部の鉛直応答の振動数成分から杭の損傷有無を検出する方法や，基礎中央部で発生する動的な上向きの変位量から杭の損傷程度を推定する方法を提案した。さらに，実建物に対する適用性についても三次元FEMで検討した。
キーワード：杭基礎，ヘルスモニタリング，鉄筋コンクリート，Ｅ－ディフェンス，三次元有限要素法
＊１ 技術センター 都市基盤技術研究部 防災研究室
Damage Detection of RC Piles Based on Seismic Response of Buildings
Major earthquakes in the past have caused extensive damage to concrete piles. If piles are damaged by an earthquake, they might cause further damage in the aftershock or the next major earthquake. It is therefore important to evaluate the structural health of seismically affected piles as soon as possible after an earthquake. It would be useful to be able to detect pile damage from the seismic response of superstructures. However, no established method of detection is available. In this study, E-Defense shaking table tests and 3D FEM analyses of a reinforced concrete (RC) pile foundation were conducted to investigate the relationship between the seismic response of a superstructure and pile damage. The results showed that a dynamic upward displacement occurs at the center of the foundation with the rocking motion of the superstructure due to pile damage. Based on this phenomenon, we proposed a method to detect the occurrence of pile damage from the frequency component of the vertical response at the center of the foundation, and a method to estimate the degree of pile damage from the dynamic upward displacement at the center of the foundation. The applicability of the methods to actual buildings was also examined by 3D FEM.
Keywords: piles foundation, health monitoring, reinforced concrete, E-Defense, 3D-FEM
*1 Disaster Prevention Research Section, Urban Engineering Research Department, Taisei Advanced Center of Technology