Green関数の離散化手法を用いた地盤-建屋の動的相互作用の研究 : 基礎版厚さおよび地盤剛性に関するパラメトリックスタディー(梗概)

(1)

NII-Electronic Library Service

[M

ve

it

R]

Jouinat of Structural and Construction e"refi\kesrsXasgewGM

UDC:624.131.ss:cr4.o4z7:seo.34 E"gineeringNo,349,March,1985

rg

34g e-main 6o ij3A

'

SOIL-STRUCTURE

INTERACTION

ANALYSIS'

'

BY

GREEN

FUNCTION

-Parametric

Study

of the

Influence

by

Base

Mat

'Thickness

and

Soil

by

KIYOSHI

MUTO*,

TOSHIO

KOBAYASHI**,

and

MITSUHARU

NAKAHARA***,

Mem6ers

of

AIJ.

'

1.

INTRODUCTION

'

In

theseismic response analysis of massive and rigid structures such as anuclear reactor

building,

itis

important

toevaluate the'dyna'mic

interqction

effect

betWeen

soil and structure adequately.

,

As an analytical method, we have suggested the.methodof

discretized

Green

function

by

which thereaction stress distributionand

deformation

of the spil surface'can

be

treatedas unknown fagtors.

Then,

the soil･stTucture

'

interaction

a.nalysis can

be

conducted.

･

'

In

thisreport, the effect of a reactor

building's

base

mat

foundation

response issurveyed through a _parametric study

based

on

base

mat

foundation

thicknessand soil stiffness,

'

2.

0UTLINE OF ANALYSIS

..

2,1

Analytical

Theory

3), 7), 10) i a)

Dynamic

characteristics of soil

The

dynamic

characteristics of

So'il

are obtained

in

the

form

of a

frequency

depenclent

stiffness matrix, corresponding tothe each node of the base mat foundation.The matrix isbased on the discretized

Green

Function

method, where soil is

_,considered

a semi-infinite

glastic

continuum. Figures 1 and 2 show the excitation.

b}

Dynamic

chaTacteristics ef structure

'

.The

dynamic

characteristics of the structure is obtained using mass and stiffness'matrices

by

FEM with shell

elements.

'

･

Stillmore,

the

degrees

of

freedom

are reduced tgthe

hori,zontal

and veTtical

degrees,

expressing rocking response.

(Referred

3),)

'

_-.-

-L

_-..

l

_'

suriac

F.e'.Wa : vertical etciting ferct iot

:vertical responsedisplacement

Vv,eFve;"t= Ke(.) uv ei"`

Ket-) ;vertical stitfness matrix of soil

'

Fig.1 Explanationof VerticalExcitatien

..1

VH

surfacb)

--

_tt

''

.

FHei"t;haritontal exciting _feree'

U'Hei'[;herizontal

tespettse dispLacement

'

FHeiaj=Kftt") _UHei"t

･

'

Kfi("J:horitenta1 stiffness matrix ef soi]

Fig.2 Explanation of HbrizentalExcitation

t---- _Dr._Eng., _Member _of _the

_Japan

_Academy

'

# _Dr._Eng., _Deputy

_Chief,

_Muto _Ihstitute_of_Structural'_Mechanics,_Kajima_CDrpo[ation **i _Research_Engineer, _Muto _Institute_bf_Struetural_Mechanics,_Kajima_Corporatien

'

(2)

-101-NII-Electronic Library Service

Stiffness

matrix

K"

rKu

Ki2

Kn

K"1

.R=l:il

:li

:il

j:lll

...

"..."-""".

-"".H･.

-･-･

･---･---･-

-･(i)

LK"

K,i

Kls K"J Mass matrix

M

M=

[

M'

M}

M,

Ml]

(2)

The

explanation of the subscripts

is

shown

in

the

Figure

3. c)

Combining

analysis of soil and structure

Continuity

of

displacement

at the contact _plane

between

sQil and structure, that

is

Uv=ca,

U){=U････-･--･･-･･-･･･････-･･････-(3)

or, equilibrium of

force,

that is

Kii-'Kti+Kil,

Kn'Kt2+Kf･'"'''''''"'''''(4>

interaction

equation obtained isthen:

-.,

[

"i

"'

,4i]

2'

Kl:+Ki

.K,ij..,

,Kil

,K,tll

Sl

k'

iK3i

K3!

K3a K,J'

_a

==

_a

LK"

Kn

K,3

K"J

u

E

u-U3

Uz u]

subseriptdefjnjtion/

1:horiionlaleterrwnt otthe basernatconrtected ofsui: surtace2/

vertical elerrRntofthehasemHt conneetedtosoil surtact3/

horiionta1elcment oftheupper pbrtionofstrueture 4/vertical elerrreqtafbeupper part;onotimt"re Fig.3 SubscriptDefinition

-".""""""""""H"..H"""".hH-"H",""..---･･--･(5)

where

iFI

is

an exciting

force

vector.

Response

displacement

vectoriUi

is

obtained as

follows:

z

rKn+Kn-diMi

K"

Kis

Ku

1--lK,,

-tKsi

Kn+Ki-wZM2

Ki3

Ku

1 Ksi

Ki3-w2M3

K"

1

L

K,,

K"

Kn

K"-w2M-J

I;:

.,,..,-,

..,..

...,,"

.,".

..,,,.

H,"

.",..,,,-,-,,,..,..-".,.,.,,,.,,,.,...,,...".,."..

･.

-･(6)

which rnay

be

expressed as:

IUI=[Kn+KS-to!M]-iIFF･･････-･･-･･-･･t･t･･･-･･･-････-･-･t････-･-･･･-･･･････-･････---･--･･･-･･･-･･････-･･----･-･･(7)

The response displacement vector

iUl

against each excitation frequencycan then

_be

analyzed.

(Referred

_3),

)

2.2 AnalyticalObjective Building

In

thisanalysls, response analyses are conducted

for

a

BWR-MARK

I

1100

Mw

reactor

building.

The

base

rnat

foundation

thicknessesconsidered are 2cases of 5m and 7m, respectively, considering three

different

soil stiffness cases.Main

structural partsconsist of concrete outer,

inner

and shield walls with a

base

mat

foundation.

This

structure'is 80mx80 m

in

_plan and 6s m or 67 m

in

height

with a totalweight of about

300,OOO'tons.

Figure 4 shows the cross section of the reactor

building.

(3)

NII-Electronic Library Service FL-S,aH FL]6,O// FL_27,O FLIS.eIE[IEIi! FL 9,O FL O,O FL

-1,O

FL-IS.O FL-20.0 fi soo mo

'an

eoO.. fi

･

10colloelsoetloe2poeTooo ir

fi

1tm1000 loooteno g lteo1suO

'

Tsoeltco

'g'

ttoDleoo 1anleoo tp 1toO leoo1sw oi ip

m

am

'

UNIT:mm

Fig.4 Structura]CrossSection

(A-A)

'

In

the analyses, symmetry

is

assuihed about axes

`A-A'

and tB-B', of the aforementionecl

figures,

The

uppeJ

left

_quadrantisevaluated

by

theFEM method by applying

its

mass matrix and thestiffness matrices ofthe walls, the

base

mat foundation,the floorsand the_pool

wall.

Figure

5 shows thequaitersection of the

building

analyzed.

'

Figures 6 and 7show the mesh layoutand the node and element of the

FEM

moclel,- respectivelY.

2.3 Analytical

Condition

a>

Earthquhke

Analy$i$

An

artificial earthquake

i,s

considered, which was

developed

by

"Improvement

and

Stanclarization

Com-mittee of MITI" in 1969, and isclassified as an Sl earthquake locatedin a high seismic

district.

Characteristiqsof thisearthquake are as follows;

Magnitude M=t7.0

Distance

from

epicenter A=20

km

Phase

EL

CENTRO

1940

NS

Duration

25.Seconds

Maximum Acceleration 267.4

gal

yx

zT

_'

?

!x

Fig.5 IclealizedStructure

(114

Portion)

A)B2F{FL.-15.0m} r--=

I

l

h:----:i

C)Bl,F(FL..5.5m} B)BIF(FL"7.dn)

.t.t

lL-E)2F(FL

LD

).

1F

_(FL.O.ori)

l

L"

.9.0m) r---T

1

l

L--r--1

Fig.6' F)3F(FL.18.om} L---"

G)4F(FL.27..Om)H)CRF(FL.36

dn)I)RFCFL

FEM Mesh Layont:45.0m)

Figure

8

shows the aeFeleration time

history

of

.the

earthquake and the acceieration response spectr4 using

1%

and

5%

damping.

b)

Damping

value of the reactor

building

isassumed 5% and

dissipation

dalnping

of the soilisevaiuated using its stlffness matrix.

c)

Response

analysis method

Response

anal'ysis of the earthquake

is

conducted

in

the

frequency

domal'n

since the soil's stiffness matrix

is

found

in

the

frequency

domain.

The

earthquake can

be

transformed

from

its

time

domain

to

its

frequency

domain

by

FFT

rnethod.

,Therefore

the response of the earthquake can alse be obtained initsfrequen¢y

domain.

And

by

inverse

Fourier

transformatibn,the response in turn, can

be

transformed

back

intoitstirne

domain.

(4)

NII-Electronic Library Service A) FRAME

_¢

C)

FRAME

@

B) FRAME

Q

D)

FRAME

@

v

E) POOL WALL

Eii

F) OBLIqUE WALL

D)

SHIELD

WALL

Fig.7 FEMMeshLayout

d)

Soil

constants

The

soil

is

considered a semi-infinite elastic media and threesoil constants are considered as $hewn in

Table

1.

3.

ANALvrICAL RESULTS

BY

THE

HORIZONTAL

EARTHQUAKE

3.1 Acceleration

Transfer

Function

Figures9,10show the acceleration transfer

function

ofthemain _pointsof the

building

in

thecase of

base

mat thickness

is

7

m.

In

these

figures,

the results of threecases

(V,=500

mls, 1000 m/s, 2000 mls) are compared,

Hz,

12.

5 Hz

respectively.

Hz

and 6.2

Hz

respectively.

In

the

hjgh

frequency

Figure

11 shews the acceleration transfer

function

There

are no significant

diff

peak grow

larger

according to the

increase

of

Vs.

3,2 Dynamic Respense

by

the H6rizontal

The

maximum response of

base

mat

foundation

are

Figure

12

MAXIMUM RESPONSE VERTICAL reactorbuilding

Figure

13 MAXIMUM

RESPONSE

BENDING

Figure 14 MAXIMUM RESPONSE REACTION

Figure

15 MAXIMUM

RESPONSE

REACTION

4. STUDY

OF

RESULTS'

4,1

Study

of the

Base

Mat

Foundation

Uplift

(gnl}2Cmo

1ooO o O.Ol

{gal)500o

"=7.0Dt20kmphase:Elctntro1940NS ht1x1h;5S O.05 O.10

A)

RESPONSE

O.50 1.00

SPECTRUM

(sec) 2,oo s.oe

F"'e)me::Tx"":,:t"'""-'""'"`"-i-'-w"

o Fig.8

2s(Sec)

B)

ACCELERATION

TIME

HISTORY

InputEarthquakeGround MotionafterMITI's Cemrniteeon "lmprovement

and Standardizatien of LightWaterReacter

TABLEI Seil

Constants

ease 1 2 3

ShearVelocityVs(mtsec)50010002oee

ShearModulusGCMPa) soo2000soeo

Density p{MglmS}2.0'2,O 2,O

Poisson'sRatiov O,4O,4 O.4

The

first

_peak

frequencies

in

horizontal

direction

are 2.

6

Hz,

4.

6

Hz,

5.

6

Hz and thesecond ones are _10.₅Hz, _11.₅

Transfer

function

of vertical

direction

shows thatthe

first

_peak

frequencies

are

3,

4 Hz,

5.

5 domain,

thecomplex modes aie expressed.

of themain _pointsof the

base

mat.

erence and no _peak

in

the

horizontal

direction,

but

in

theverti ¢al

direction,

the

first

Earthquake

depicted

in

the

Figures

as

follows:

ACCELERATION caused by rocking motion of the

MOENT

(M.)

STRESS

(a),

VERTICAL

STRESS

(r),

HORIZONTAL

The

study of uplift isconducted using the summation of the response of

3

cases

(5)

{GIG)8.0

6.0 4.e 2.0 oo510 15 20 HORIZONTAL

{G/G)8.0

6,O 4.o 2.0 25(Hz)oo oos'100s-T991'' t'ttettN ,,1e.-,,t500mtsrr

(

's-.-t .,,,..--i-t. s10 15 20 HORIIONTAL 25(Hz>

{GIG)3.0

2.0 1.0 oo 1oooms 104 TN :t

--tsllt-eep]9QPm4,E,SggE

÷

E "-t-,,.

-t'--s'

.'-dt't"s'. 'tt'. ..--510

･ISVERTICAL20

(G/G)3.0

2.0 1.0 25{Hz)oo

/C!!lltXiiions(99

.,/',, r,1000tr"rs-1-tl' '''.r:s---''-s' .-i t-ttJtvt'N. INNER

WALL

Fig.9 AccelerationTransfer

'

510 15VERTICAL OUTER Function

_{3

F)WALL 202SCHz) '

'

CGIG)s.o

6.0 4.0 2.0

9o

50orVss _121' T ii,1000rnifs

L,2S?ngsN

'v',ti-:etl-

''t:-I-,t.s-s;---i--..

slo TS 2a RORIZONIAL

{GIG)8.0

E.O 4.0 2.0 o25O(Hi) 2uas,100s 51 V' 1 N _tu 'J 150dnVs 't

'.Ittt

:,

,,,'N.. ---'-s.. s10 IS' 20' HORIZONTAL 2S(Hz)

tt

'

{GIG)3.0

2.0 1.0 oo 200 72 ST : 100ontSN 'u lt'',EggN4i' t)' 1'.ts'-jslt`tt - v---s10 15VERTICAL20 (CtG)3.0 z.o

1.e

o25O{Hz)

INNER

WALL, Fig.10 Acceleration ･mptsrs671 100Cimts

v

''50s -st f--tl' I-x-` --'-t.'-J.-'--.

''..'"--Transfer s10 15VERTICAL

OUTER

WALL Function

₍₁

F) 2025(Hz)

105

(6)

NII-Electronic Library Service f,vt=5M (G/G)6.0 4.0 2.0 oo

{G/6)2.0

1.e 510 15 20 HOR[ZONTAL r2000mtsrer'looemsT17x N _t7 5eOms

.tti- rt,-s---o o s su o zoo

-x

-o

1

Vs

=

500 -xVs

= 1000 M/sec

catG)5.04.0

2.0 a o 2eOms.'1:tw ,1000ms t''500ms

j-t...N.V.----.-o---.

25(Hz) CGIG} 2.0 1.0 510 15 20 HORIZeNTAL ttJ ,v 25(Hz)

2g9QmLE`f/looomsTlr

x tyr e'tl/sggmLg_1-".

--j---'.--.

10 15 20 2S o s 10 IS 20

vERTIcAL

{H2}

vERTIcAL

INTgERWALL

OUTER

L"ALL

Fig.₁₁ AccelerationTransferFllnction

(Base

Mat)

'

t=5M " t=7M tT GAL o

200

':

rV

oM/secSALe

GALoE zoe 20 o

_-x

't 25(Ht} M/m

.i.vt=7M

te o-

_･--xoZ7

i

vs=1'ooo

lsec

t･m/meee oii ,Y'1 GAL.Y1 om o _e 2oo _2e o _o･--x-

_--x

't'

/

.T

,v

-･-:

M/sec

.v

..-x

/' _t,ofm!F

tl

e,

o

o--x--tt'

vs='i2000M/sec

-･-:EQ.

t.rnfmI:oo t･ulm1:. t･mlrne,

.t

t

vs=2ooo Mlsec

kt'

dw

fig.

12

Maximum ResponseVerticalAcceleratlon Fig.13 Maximum ResponseBendingMoment

(.My)

seismisity ;

-O.2

g, and

Sl

earthquake response)

Figure

16

shows the results and

in

the case of the 500 mls soil shear velocity, the soil stresses a[e all

in

compression, Inthecase of 1000mls, _partialtension occurs at theedge of the

base

mat

foundation.

And

in

the case of

2000

mls, the edge of the

base

mat and the near shield wall

lie

in a narrow tension area.

4.2 ln

Plane

Deformation of 3rd Floor

Figure

17

shows the maximum response accleration and

displacement

of the outer wall which

is

_{perpendicular}to the eaithquake

diiection.

This result shows that the

harder

the soil stiffness

becomes,

larger

accelerations, and smaller

displacements.

Both

acceleration and

displacement

become

larger

from

the node

(99)

of outer wall tothenode

(113)

atthecenter of the

building,

and'it shows thatthe

floor's

in-plane

deformation

is

quite signifi ¢ant.

This

tendency

is

thesame in

(7)

-106-NII-Electronic Library Service t=5M t=7M

iv

v _MPa'fho.4 o

_.x

O.tl e. 'to.10

o.t4 T,o b.Ol

: VS=

5PO

MIsec O.IE

MPa

e,,

,.!v

VS

= 1000 Mlsec

,v

HPa

tt.oO.4li,l40

-xo.oT1

o.s3 Eq.-MPaoO.4 e-. i

-o

Fig.14 iV _ME60

'o

xai o.e;-'X e･"

vs=2000

M/sec

MaxirpurpResponseReactionStress

t=5M

'

t=

MPd

_'t

..Y

t=5M t=7M

!Y

Mpe _i,r HPa

e.,

-x

VS=

500

Mlsec

./Y

MPe

E:.4

-x

vS =1000 M/sec

IV' MPa _fjV MPa

,

e.,

x

vs=2ooe Mlsec Eq.

-Maximum Respohse ReactienStress

_(a)

Horizontal

E-q-lt80.

kEV PLAN(3rd FLOOR}

'

l:.,o

-x

'

N MPat.4 1.N e

,(

a) Vertical

'

7M

MPa:.4 o-t l !.Y

c

.e,

7tEJ ' Fig.15 4

･-x

VS=500

E:.4

M/sec

JV

MPe

tit

o--i i

-x

"o

/ vS =

1000

M/sec x HPaE

.4

MPeI.4 @ @

@

o

@ vs- _@

.-･'-･Soo1000---s･s-n.2ooe--Ls.h NNNN Cmtsec)@.xsl @ _,

1s1

,t

t

_'

1 1 ,

･o

oroo-ooeooam1000:teooo.toD.-Oo.wo.eo1,oo

Acceleration(gal)t=5m

(cm) Displacement @

vs=2ooo Mlsec

kt･

@

Fig.16 Reaction Stress

(Dead

Weightx

(1-O.2)

G-S,Response)

o

o tooqco seesoo /ooelloo

-

o O.tOO.ope,SO o.eOl,OO

PhOit.hk.eCsa,SeesS.

8fhis5srnheilZdthZtl'lhebtahS,lck:.a,ts

l?\h",dabti.O,"e

Accieration C9t":}7'm

DispiacementC"")

mat can not reduce thefloor'sin-plane

deformation

of Fig:17 Maximum

Response

Acceleration and

Displacement

(3rd

Floor)

the ttpper structure.

5.

CONCLUStON

'

The

authors

have

suggested the method of

discretized

Green

function

as thesoil-structure interactionanalysis method inthe seismic response analysis of a reactor building.Inthisreport _psing_thismethod, the _parametriqstudy of the effects of

base

mat

fotindation

thickness and soilstiffnessare conducted.

Mosit

concern

lie

in

the area ofthe

base

ihat

foundation.

The

study of results are as

follows:

1. There

are no upper structure effects

from

the respense and reaction stress of thesoil

by

employing

different

-107-

,vs-=,, -･.soe..N.-+.. x'100ti..2ooO.-.--gh

'NNNN

{mtsec)@--.

N

xx

.101/-'"11)

,1t,'

(8)

base

mat

foundation

thicknesses.

However,

theresponse stressof

base

mat itself

has

considerable effecton ttie

base

mat fou"dationstress.

2. The

harder

the soil,

becomes

larger

accelerations, and smaller

displacements

on the upper structure, Also, theupper $tructure

lines

of

force

are

directed

onto the soil.

In

the case of soft $oil, the reaction seil stress are

distributed

evenly over the entire reactor building area.

3. Common

characteristics of all cases, in-pianeshear deformation of the upper flooroccurs and in-plane acceleration and

displacement

at thecenter of thestructure

become

larger.Also, thesoi! stresses around theshield wail of the

base

mat foundation

become

laTgebecause of _the effect of _theshield wall

bending.

Reterences L 2. 3. 4. 5. 6. 7. g. 9. 10. IL 12. I3. I4. ]5. 16. 17. BycroftG,N., : "Ferced _Vibrations

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108-NII-Electronic Library Service 【研究論文】 UDC ：624

．

131

曾

55 ：624

．

042

．

7 ：550

．

34 日本建築学会構造系論文報告集第 349号

・

昭和 60 年 3 月

Green

_関

_数

_の

_離

_散化

_手

_法

_を用

い

_た

_地盤

一

_{建屋}

_の

動

的

相

互

作

用

の

研究

・

一基礎版厚

さおよび

地盤

剛

性

に

関

するパラメトリ_ックスタデ_ィ

ー

　

（

梗概）

名誉会員正会員正会員

武

小

中

　

＊料ホ　ホ　ホ

清

夫

春

　

俊

光

藤

林

原

1．

まえがき　原子炉建屋のように重量が大きくかっ短周期な構造物の地震応答を求める場合は_，地盤と構造物の動的相互作用の影響が大きく

，

これを的確に評価することが重要である

。

この解析方法として

，

建物の柔性は

FEM

で扱い

，

地盤は_半無限波動伝播媒体と考えGreen 関数の離散化手法により接地面の地反力分布型や変形を未知量としたまま，地盤

一

_{建物}_の_{動的相互作用解析}_を_実_施_{する}

_。

　本報では_，基礎版厚さおよび地盤剛性に関するパラメトリックスタディを行い

，

特に基礎部の応答に注目して検討を行う

。

2．

解析概要

　

2．1

解析理

_論

〔文献3）」 7 ）

，

10）参照〕　a_）地盤の動特性　地盤の動特性は_，地盤を半無限弾性体として扱い

，

Green

関数の離散化手法に基づき基礎版位置の各節点に対応した複素剛性行列として加振振動数の関数として求められる。　

b

）構造物の動特性　構造物の動特性はシェル要素を用いたFEM にょり

，

その重量および剛性を行列の形で求められる。さらにこれを

，

水平動およびロッキングによる上下動にリダクションしておく

。

〔文献 3 ）参照〕　c_{）構}造物と地盤の連成解析　構造物と地盤の接続面における変位の連続性

，

力の釣り合いにより

，

連成系の運動方程式を求める。　2

．

2　解析対象建屋　解析対象として，仮想の 110万

kw

クラス BWR

−

Markl 改良型原子炉建屋をとりあげた

。

基礎版厚さとしては5m と7m の 2ケ

ー

ス

，

地盤剛性としては 3ケ

ー

　嚀日本学士院会員

・

工博＃ _鹿_{島建}_設_（_株〉武藤記念研究室

・

工博串牌 _鹿_島_{建設（}_{株）}_{武藤記念研究室} 　

_’

（昭和59年 6 月 15 日原稿受理日

，

昭和 59 年 ll 月 8日改訂原稿受理日

，

討論期限昭和 60 年 6 月末日｝ス _（

500，

ユ

000，2000m

／s_）を考えた

。

主な構造体は外壁

，

内壁およびシ

ー

ルド壁であり，これらが基礎版上に立ち上がり，各階の床スラブで連成されている

。

平面寸法は

80m 、

×80m

，

高さがそれぞれ

65m ，

67m であり

，

総重量が約30万 tonとなる

。

　解析に際しては便宜上平面図における 4分の 1部分を対称条件が成り立つと仮定して

，

とりだした

。

　2

．

3 解析条件　a_）_入_{力地震波} 入力波は

，

昭和 54年度改良標準化委員会作成の人工地震波のうち，高地震帯における

Si

地震を想定したものを使用した

。

入力波の_仕様を以下に_示す。　マグニチュ

ー

ド　

M

；

7．

0

震央距離位相継続時間最大加速度

b

_｝減　衰

4

＝ 20km

EL

CENTRO

（

NS

） 25秒 267

．

4gal 　建屋の内部減衰は

5

％とした

。

地盤の逸散減衰は地盤の複素剛性行列で取り込まれている

。

　c_＞応答解析方法　地盤の複素剛性行列が振動数の関数となるので応答解析は振動数領域で行った

。

すなわち入力地震波をFour

−

ier

_変換し，各成分に対して周波数伝達関数をかけて応答の

Fourier

成分を求め

，

これを

FQurier

逆変換して応答の時刻歴を求める

。

3．

水平地震動に対する解析結果　3

．

1　加速度伝達関数

　

基礎版厚さ7m の場合に対して

，

　Vsが SOO　m ／s_， 1 000m ／s

_，

2000m _／s の 3 ケ

ー

スについて上部建屋主要点の加速度伝達関数を Fig　

9，

　loに示す。

　Fig

9

によると Fig　lO_{より} ，水平方向の建屋

一

地盤連成

1

次周波数は

Ve

が500【

ih

_／s_，　 IOOOrn／s

_，

2000　m ／s と硬くなるにつれて

，

2

．

　6　Hz ， 4

．

6Hz ， 5

．

6Hz としだ

一

₁₀₉

一

N工工

一

Eleotronio _Library

(10)

NII-Electronic Library Service いに大きくなり

，

また，ピ

ー

_ク_が_高_{くなる} 。また

，2

次周波数はそれぞれ 10

．

5Hz

，

11

．

5Hz

，

12

．

5Hz となっている。

　

上下方向の伝達特性は

，

1次周波数が

3．

4Hz ，5．

5Hz ，

6

．

2Hz がピ

ー

クとなるが

，

高周波数領域では複雑な様相を示している。

　Fig

l1

_に_{基礎版}の主要点の加速度伝達関数を示す

。

　

水平方向には伝達特性に大きな差異や明僚なピ

ー

クをもたないが，上下方向には

Vs

の増大に伴って 1次周波数が，しだいに大きくなっている。　3

．

2 基礎部の応答結果

　

地震応答解析結果のうち

，

基礎部の応答最大値に注目して

，

建屋のロッキング動に伴う上下加速度（Fig　l2 ）面外曲げモ

ー

メント（

Fig

13

），並びに上下

，

水平の地反力（

Fig

　14

，

15 ）についてとりまとめた

。

4．

結果の検討　4

．

1 基礎浮き上りの検討

　

基礎の上下地反力については

，

自重と上向き地震力（

−

0，

2g ）と

S

，地震応答値の 3者を合計して浮上りの検討を行った。これによると

，

地盤のせん断波速度が 500

m _／sec の場合は全面圧縮

，

1　

OOO

　m ／sec の場合は基礎隅

角部が極めて部分的に引張となるが，ほぼ全面で圧縮となっている。

2000m

／sec の場合は基礎隅角部とシ

ー

_ルドウォ

ー

ル基礎部周辺に引張領域が生ずるが，その面積は広くない。　 4

．

2

3

階床面内変形

　

3階床の地震入力に直交する外壁における応答最大加速度および_変位（Fig　17_）についてみると

，

地盤剛性が硬い程加速度は大きいが，変位は小さくなっている

。

また

，

加速度も変位も外壁部の節点（

99

）から建屋中央の節点（ll3）に向って大きくなっており

，

床面内変形がかなり生じていることがわかる

。

この傾向は基礎版厚さが

，5m

の場合も7m の場合も差異がなく

，

基礎版を厚くしても上部の床面内変形を押えることはできないことを示している。　

5．

結　　び

　

原子炉建屋の地震応答解析において

，

地盤との連成効果を評価する方法として地盤を半無限弾性体として扱い

，Green

_{関数}の離散化手法を用いる解析法を提案し

，

この手法により建屋の基礎版厚さおよび地盤剛性に関するパラメ

ー

タスタディを行い

，

それが建屋の応答に与える影響を

，

特に基礎部に注目して検討した

。

　

すなわち

，

仮想の 110万

kw

クラス

BWR

型原子炉建屋を対象とし

，

その基礎版厚さを5m と 7m の

2

ケ

ー

スとし

，

地盤剛性をせん断波速度で SOe

，

1000， 2000 m _／sec の

3

ケ

ー

スを考え

，

Si

地震に対する応答を求めた

。

　検討の結果

，

以下の事が判明した

。

　1．

基礎版厚さのちがいは

，

上部建屋の応答や地反力には影響を与えないが

，

基礎版自身の応力には差異が出る

。

2．

地盤剛性の影響としては

，

地盤が_硬い程上部建屋の応答加速度は大きくなるが

，

応答変位は小さくなり

，

また基礎版の応力も小さい

。

また

，

地反力分布型は地盤が硬い程

，

上部建屋からの力がその _直_下の地盤が負担するのに対し

，

_軟らかくなるにつれて基礎全域に平均化される

。

　

3．

全ケ

ー

スに共通して上部の床には面内変形が生じ，加速度

，

変位共建屋中央部が外壁部より大きくなる

。

また

，

基礎版の応力はシ

ー

ルドウォ

ー

ルによる曲げの影響でシ

ー

ルドウォ

ー

ル基部の周辺が大きくなる

。

一

₁₁₀

一

N工工

一

Eleotronio _Library