Title
Study on determination of partial factors for geotechnical
structure design( 内容の要旨(Summary) )
Author(s)
KIEU LE THUY CHUNG
Report No.(Doctoral
Degree)
博士(工学) 甲第352号
Issue Date
2008-09-10
Type
博士論文
Version
URL
http://hdl.handle.net/20.500.12099/33513
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氏名(本籍) 学 位 の 種 類 学位授与番号 学位授与日付 専 攻 学位論文題目 学位論文審査委員 KIEULETHUYCHUNG(ベトナム) 博 士(工学) 甲第 352 号 平成 20 年 9 月10 日 生産開発システム工学専攻 StudyondeterminationofpartialfactorsforgeoteclmicalstruCturedesign (地盤構造物設計のための部分係数の決定方法に関する研究) (主査) 教 授 本 城 勇 介 (副査) 教 授 八 嶋 厚 教 授 能 島 暢 呂
論文内容の要旨
Inthisstudy;thecurrentpracticeinthedesigncodedevelopmentactivitiesanddifficultiesincode calibrationbythetraditionalmethodarecomprehensivelyreviewedfirst･Thebasicphilosophyofthe DesignV山ueMethodisalsodescribedindetail. Someoftheaspectsconcerningdesignverificationequationsingeotechdcaldesignarediscussed,SuCh as8uPeri0rityofloadandresistancehctorscomparedtomaterialpartialfactors,thee鮎ctivenessof the励seLheAmcbindeterminationofcharaCteristicvalues,andsoon･Theresultsobtainedfromanumber ofcalculations show thatthe advantage of助seEDe如cbis much more obviousin
deternhingtheloadfhctorthanintheresistance払ctor.Itisreconmendedtotakehighfractilevalue
forload,howeverthelowfracti1evalueneednottobechosenforresistance.
Inordertoovercomethe difficultiesincode calibrationbythetraditionalmethod,aPrOCedure,SO
namedMcDeva,WhichkeepsphilosophyoftheDesignVhlueMethodandusese鮎ctiveandstable
subsetMarknvChainMonteCarloSimulation(MCMC),isintroducedasnewmethodtodetermineload
andresistancefactors.Theadvantagesofthismethodinclude:
1. E伍ciencyofcalculationbothinestimatingthe failure probability and丘ndingthe design
poi皿t(s), ll. Atthe丘nalstageofthecalculationinthesubsetMCMC,COnSiderablenumberofsamplepoints generatedclosetothelimitstatesu血ce･Thesepointscanbeusedtoproperlydeterninethe designpointsandalsotofinddif臨rent払ilurenodesifsuchmodesexist. McDevahasbeencarriedoutinanumberoftimeswithdifEbrentcombinationofinputparametersfor thesubsetMCMCtoverifytheefEbctivenessoftheprocedureandfindoptimumCOmbinationsofinput ParameterSfortheprocedure. Themethodisemployedtoobtaintheloadandresistancefactorsinthefollowingexamplecalculations: 1. LinearPerfornanceFunCtion腺｣紆SwithtwobasicvariablesRandS u. Gravityretaimingwa1loncohesionlesssoilunderslidingfailuremode･ TheobtainedresultsshowthatMcDevaworkswellatleastinthetwoillustrativeexamples.
論文審査結果の要旨
日本政府の1995年WTO/TBT 協定締結以来の通商政策の基本方針である規制緩和政策に伴い,技術基準 の国際的整合性･調和への要求を踏まえ,2002(H14)年3月閣議決定の｢規制改革推進3か年計画｣の中 で,基準類の国際整合化,性能規定化が挙げられた｡国土交通省はこれを踏まえて,2003(H15)年3月に ｢国土交通省公共事業コスト構造改革プログラム｣を定めた｡これは,｢土木･建築にかかる設計の基本｣ に沿った基準類の改定,具体的には①土木工事共通仕様書の改定,②道路橋の技術基準の検討,③港湾基 準の性能規定化を内容とするものであった｡この改定のため,2007年度の港湾法改定にともない,｢港湾の 施設の技術上の基準｣が,性能規程原則に基き改定され,2008年4月から発効した｡道路橋示方書も,同一9-様の方向に改定中である｡ 上記のような動きに伴い,信頼性設計法に基いた構造物の設計コードの部分係数の設定が大きな課題と なっている｡本研究はこのような要望に応えることを目的として行われた研究である｡ 研究ではまず既存のこの分野の活動をできる限り詳しく調べ,整理した｡欧州における統一設計コード であるユーロコード,北米の中では舶SHTO(アメリカ州高速交通局協会)の道路基準の設計コードのキャ リブレーションについて詳しく調べ,まとめている｡ コードキャリブレーションに用いる具体的な手法として,レベルⅡ信頼性解析法に基いた,設計値法の 考え方を詳述し,その利点と,限界を明確にした｡ 設計照査式の具体的な形として,欧州では個々の設計基本変数に部分係数を乗じるPFM(部分係数法)が, 北米では計算された外力と抵抗値の塊に係数を乗じるLRFD(荷重抵抗係数設計)が取られてきたが,これ らの形式の得失を詳細に検討し,最終的に現時点では,LRFDがよりすぐれた照査式形式であると結論して いる｡これに伴い,照査式で用いる,各基本変数の特性値の取り方についても検討し,特に抵抗値の基本 変数では,その平均値を採用すべきことを提案している｡これらの結論は,次の諸点の検討に基いている｡ (1)BASELINEAPPROACHと言われる,特性値のとり方に関する主張がある｡これは,特性値としては各基本 変数の分布の,荷重側であれば高いフラクタイル値を,抵抗側であれば低いフラクタイル値を取るべき であるという主張である｡その理由は,このようなフラクタイル値はそれぞれの設計値に近いことが期 待され,従ってそれぞれの基本変数の変動係数が多少変化しても,その変化に決定された部分系数値が 鈍感であると言われている｡研究ではこの点を数値計算を用いて検討し,このことは荷重側では事実で あるが,抵抗側では必ずしも事実ではないことを調べた｡ (2)抵抗側の特性値に平均値を用いると,LRFDでは抵抗値の計算で,構造物のもっともありそうな挙動を, 設計計算の最終段階まで追跡できる利点があることを強調した｡これは,材料の性質に非線形性が高く, ばらつきも大きい地盤構造物の設計では,工学的判断を技術者に期待する場合の重要な要素であり, LRFDの大きな利点となる｡ 一方信頼性解析を行う上で,地盤の空間的バラツキ,統計的推定誤差,設計計算も出るが有している誤 差などを,定量的に把握することは重要である｡このため,研究では,このような解析の一つの典型であ る,杭の鉛直載荷試験結果のデータベースに基いた統計解析をおこない,杭の使用限界状態における設計 式を,その不確実性を含めて検討した｡用いたデータベースは,土木研究所が集めた約130例の試験結果 を含むものである｡結果的に,計算式をその不確実性を含めて提案している｡ 以上の準備の下で,実用的な部分係数の決定法として,伝統的な設計値法と,モンテカルトシミュレー ション(MCS)を組合わせた,方式を提案した｡さらに,計算効率を上げるために,最近カリフォルニア工 科大学のグループが提案したSubsetMCMC法という新しいMCSを採用し,破壊確率の計算速度の向上と,正 確な設計点の探索を可能にした｡特にこのアルゴリズムでは,設計点付近に多くのサンプル値を発生させ ることが可能であり,この結果設計点の特定が,計算回数に比較して正確になることが利点である｡ 提案した方法の最適な使用方法を検討するため,一回のSubsetで発生させるサンプル数,Subsetの収束 速度,計算打ち切りの基準などについて,多くの通知例を用いて検討し,最適と思われる計算設定条件を 明らかにした｡この手法は,例題によりその適用が有効であることが確かめられた｡ 以上のように本研究では,不確実性の解析から,設計照査式の形式,そこで用いられる特性値の決定方 法,そしてもっとも重要なコードキャリブレーションに当たっての係数の決定方法と,最初に提示した一 連の重要な課題に対する答えを提案し,土木工学に重要な貢献をしている｡
