地震時における建築物を支持する杭の力の伝達機構に関する基礎的研究

【論 　 文】 UDG ：624

．

154 ：624

．

042

．

7 日本 建 築学会構 造系論文報告集 第 394 号

・

昭 和 63 年12月

地震時

に お

け

る

_建

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支持

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杭

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1．

は じ め に 　1978年の宮 城 県 沖 地 震をは じ め と し て過 去の 大 地 震 で数 多く の杭 基 礎の被 害が報 告4｝

−

le）_{さ れて いるに も か か} わらず

，

今 後

，

軟 弱 地 盤に杭 基 礎を持つ_{重 量}の大きい大 規模構 造物が建設さ れ る機会は益々_{増 大}す る傾向に あ る。 設 計 時に杭の挙動 を適 確に予測 し

，

杭の耐震性 能を 合 理的に向上さ せ る こ と は緊急な必要事項であ る。 杭の 動 的挙 動につ い て

，

理 論 解析お よ び振 動 実 験に基づ く研 究に比較し て_， 地 震観測によ る研 究は外 国で はほと ん ど 行わ れておらず

，

地 震 国であ る日本に多くみ られ る。 地 震 観 測に基づい た研 究で は

，

地 盤

一

杭

一

上 部 構 造 物系の 動 的 解 析の結 果と観測値の比較 検 討11）_も含め

_，

_{地 震時の} 杭の振 動 性 状に関す る検討12 ）

〒

14 ］ が多く行わ れてい る が， 杭の ひずみの観 測 例151

−

1s）が少ないた めに

，

地 震 時の杭 応 力性 状お よ び杭の力の伝 達 機 構につ い て ほ と んど解 明 さ れて いない

。

設 計 と 直 結する杭 応 力 特 性 を 地 震 観 測 記 録に基づ き解 明 することにより

，

杭の耐 震 性 能を合 理 的 に向上 さ せる た めに必要な基 礎 資 料を得る こと がで き る。 本 論 文で は

，

地 震 時の杭 応 力を観 測 して

，

その観 測 記 録か ら抽 出し た情報か ら

，

杭の力の伝 達 機 構を解 明す る こと を目的とし て い る

。

　 筆 者 らは

，

杭 を含 め 建 物の地 震 観 測システム で多 く用 い ら れた加 速 度 計の み に よる従 来の観 測 方 法に代えて

，

杭 鉄 筋に精 度の良い ひずみ計 を 多点に配 置して

，

杭 応 力 の時 刻 歴 変 動 を測 定で き る観 測シ ス テムを軟 弱 地 盤に建 設さ れ た建 物の地 震 観 測に導入 し

，

類のない高 密 度の地 震観測を行っ て いる

。

本論文では

，

杭お よ び地 盤の材料 的非 線形性の_{影 響}が少ない_{中 小}地震で観 測さ れ た杭応力 記 録 （曲 げ応 力 と軸 応 力 ｝お よび 加 速 度 記 録 を

，

回 帰 分 析 し て推 定し た杭 応 力 分 布と

，

杭 頭に上 部 構 造 物の慣 性 力 （水 乎 力 ）が作 用し た時の静 的理 論 解 析の結 果と 比較 本 論 文は文 献1＞

−

3 ）で発 表し たものを加 筆 修 正 したもの であ る

。

　 宰 東北大学 　教授

・

工博 　僻 _{東 北 大 学 　 助 手}

・

_工博 3t ＊ 東急 建設 （株 ）技術研究所

・

工博 ＃ ＃ 東 急 建 設 （株 ）技 術 研 究 所 　 　 （昭和63年5月 IO日原 稿 受 理 ） 検 討し

，

慣 性 力 以 外の 力に起 因す る杭 応 力が存 在して い る こと を示す。 ま た

，

線形最小分散推定に基づ く統 計解 析に より

，

加 速 度と杭 応力の関 係 や 杭 応 力 間の関係を

，

相互相関 関 数や伝 達 関 数を推 定 して調べ

，

_{上 部 構 造 物の} 慣 性 力 以 外に周 辺 地 盤の振 動 が杭 応 力 を発生さ せてい る ことを示し， 振 動 数 領 域にお け る上 部 構造物お よ び 周 辺 地 盤の振 動 が杭応 力に伝 達さ れ る ま で の機構につ いて検 討す る

。

物理量 が 異な る杭 応 力と加速度間の伝_達機構に お ける入出力 関係は未知であ る た め

，

入出 力 関 係を明ら か に す る 必要が あ る

。

相互相関 解 析で記 録 間の時 間遅れ 構 造と関連度 解析により記録の振 動 数 成 分 間の相 関性か ら入 出 力 関 係 を 推定す る

。

この よ うに未知の入出力関 係 を相 互 相 関 解 析と関 連 度 解 析に基づ き明ら か に す ること が

，

本 論 文の特 色で も ある。 　

2．

地 盤

・

建 物の概 要と地 震 観 測 体 制 　 埼玉県 大 宮 市 郊 外に建 設さ れた RC 造 地 上 5階 地 下

1

階 （地 階は地中梁に よっ て仕 切ら れ

，

溢 水 時に

一

時 的 な ピッ ト と な る， 延べ 床

denc

　8407　mZ ）の総 合病院に地 震観測システムを設 置し た。 基 礎 構 造は現 場 打ち ア

ー

ス ドリル_{杭 支持} （杭 径

1〜1．

8m ，

杭長

32

　m

_，

_{総 数}

85

_{本 ｝} で ある

。

　

PS

検 層お よ びボ

ー

リング_調査に_基づ く地盤調査結果 を図

一1

に示す

。GL −6

　m _付近まで

N

値は ほ ぼ

0，

　

S

_波 速 度47m ／sec である非 常に軟弱な腐食土 層が堆積して い る

。

杭先 端の_支持層は

GL −30

　m _{以 深}の N _値 50_以上

，

S

波 速 度

357m

／sec の洪 積砂層で あ る。 軟弱 層の下端か ら

GL −

14m まで に 密な

N

値 20

〜

40

，

　

S

波 速 度217 m／sec で あ る比 較 的 密な砂層 （以 後 中 間 砂層 と呼ぶ _）が 分 布し てい る

。

こ の層の存 在 が，地 盤 構 造の特 徴である

。

観 測 点 位 置とセ ンサ

ー

の配 置 を 図

一

2に示 す

。

観 測 杭は Xl

−

Y1 の杭 （以後 1杭と呼ぶ 〉と X　5

−

Y　1_{の杭 （以 後} 5杭と呼ぶ ）の

2

_本で

，

両 杭とも杭 径は Lsm であ る。 地中梁と緊結さ れ て_いる基礎フ

ー

チ ング が地 中に埋 設さ れて い る た め_， 杭 頭 位 置は GL

−

2

．

3m で あ る。 よっ て

，

杭 頭 下に層 厚 3

．

7m の軟 弱 層が堆 積 し てい る こ とにな る

。

ま た両 杭 と も6個 所の断 面で ひずみ観 測 を行ってい

N　 値 （回 ， 剛描 率 IGl

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図

一

1 地 盤 調 査結果 及 び杭 内観廁断 面 位 置

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一

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一

2　観 測 点 位 置と センサ

ー

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一31986 ．

6

−

1987

．

4の 18地 震の震央距離とマ _グニ チュ

ー

ド

一

₁₁₉

一

る。 地 盤特性との関係が わ か るよ うに

，

観 測 断 面位置 を 図

一

1に示す

。

ほ ぼ杭 先 端にある第

1

断面は支持層内の

GL −

31　m （以 後 1断 面と呼ぶ）であ る

。

杭 頭よ り1

．

7m 下に あ る第

6

断 面は軟 弱 地 盤 層 内の

GL −

4　m に ある

。

第

2

断 面は シル ト層 内の

GL

−23

　m ， 第

3

断 面は シル ト 層 と中間砂層の境 界で あ る

GL −

15m

，

第

4

断 面は中 間 砂層内， 第

5

断面は中 間 砂 層と非 常に軟 弱な腐食土層の 境界の

GL −7m

である。 中 間 砂 層に着 目し， こ の 層の 境 界と内 部に観 測 断 面を設け た こと が

，

この観 測シス テ ム の特徴でも ある

。

各 断 面に

，

建 物の _{短 辺方向}の 2点に

差 動 トラ ンス 型 鉄 筋計 （

D ．T ．

　type　reinforcing

．

bar

strain 　meters _）を設 置し て

，

杭の鉄 筋ひずみを 観 測 し て い る

。

同 時に ひずみ ケ

ー

ジ型 鉄 筋 計 を主に建 物 長 辺 方 向 に設 置して いる。 差 動トラン ス型 鉄 筋 計に比 較 する と精 度が 悪い の で

，

ひずみ ケ

ー

ジ型 鉄 筋 計に よ る 地震 観 測は 現 在 行われ て いな い

。

5杭に関し て 1断 面と 4断 面に サ

ー

ボ型 加 速 度 計 を設 置してい る。

1

断 面に Z成分 （以 後

PlC ，PlT

と 呼ぶ

．

C

は長 辺方 向

，T

は短辺方 向 を示す）と， 4断 面に短 辺 方 向 1成 分 （P2T ）を 設 置 して いる。 建物内につ い て は

，

地 下1階と屋上の計

5

個 所 （

P3 ，

　

P4 ，

　

P

　

5

，　

P6 ，

　

P7

）に加速度 計を設 置し て い る。 ま た

，

周 辺 地 盤で は，

GL −

33　m の支 持 層に

2

成 分 （P8C ，　

P

　

8

　

T

》，　

GL −

10　m の砂 層に短 辺 方 向1成分 （

PgT

）， 地 表 近くの

GL −

1m に短 辺方向

1

成分 （

P

lOT ）の加 速 度 計を設 置し てい る

。5

杭の 6断 面の

一

つ の鉄 筋 計は故 障のた め

，

こ の_杭の同断 面の応 力を求め る こと がで き ない。 よっ て

，6

断 面の杭 応 力は

，

必 要に応 じ て 1杭の_{結 果}を 使 用 する

。

　

3．

最大 加速度分布お よび 最 大 杭 応 力 分 布と杭変 形 の 　　 線形性

　

最大 加速 度分布およ び最 大 杭 応 力 分布を18地 震につ いて調べ ， 地 盤およ び杭

一

_{上部 構 造 物系}の振 動性状と杭 応力の性状の_概略 を把 握 する。 また

，

加 速 度レベルの異 な る 地震 記録 を 統計解析する場 合

，

サンプル記 録内で著 し く性 質の異な る記 録の_有無を検 討する必 要が あり

，

ま た

，

理 論 解 析で杭応力分布を算 出す る時に使 用 する地 盤 反 力 係 数を決定 す る た めに_， 杭の変 形レベ ルを検 討す る 必 要が あ る。 本論文で は， 最 大 加速度 時の杭 頭の変形 量 につ いて 18地 震ごとに調べ

，

上記の こと につ いて検 討 する

。

使用し た 18地 震の震源位 置とマ グニ チュ

ー

ドを 図

一

3に示す。 　 建 物 短 辺 方 向 成 分に関し て， 地 盤 系およ び杭

一

_{上 部 構} 造 物系にお け る最大 加 速 度 分 布 を18地 震につ い て調べ た結 果を 図

一

4 に示す

。

支 持 層か ら中 間 砂 層にか けて

，

最 大 加速度分布の変 化が小さい ことが地 盤 （P8 と

P9

間）お よび杭 （

Pl

と

P2

間 ）の結 果に認め ら れ

，

地 盤 と杭の振 動 性 状に相 違は み ら れ ない

。

それ に対し て

，

中 間 砂 層か ら軟 弱な表 層までの地 層で， 地 盤 （P9 とP 。 ｛

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）

P6

一 一 地 盤 　 　 　

P3

■F．

，

．

　 　

上

部 構

造

P10

P9

P8

P2

P1

杭

杭 頭

・

6断面 5断 面

・

_{4断 面} 3 断 面 2断 面 図

一

4 　地 盤及び杭

一

上 部 構 造 物 系の最 大 加 速 度 分布

・

_{1 断面} 　 　 0

＼

〉 杭頭 6 断 面 5断面 4 断 面 3 断面 2 断 面 1断 面 　 　 0 （a）　 最 大 曲 げ応 力分布　（

kg

／cm2 ） （

b

） 最大 軸 応 力 分 布　（kg／cm3） 〉

梶

H29 図

一

5

　

1杭の最 大 曲げ応 力分布及び 最 大 軸 応 力 分布 （18地 震の 　 　 　 結 果 ） 杭 頭 6断 面 5断 面 4

’

断 面 3 断 面 2断 面 1断 面 2 4 6 　 8　 　 　 　10 図

一

6　1杭の_最大 軸 応 力に対する最 大 曲 げ 応 力の比 （18地 震の 　 　 　 結 果 ）

10間〉で加 速度が 大き く増 幅さ れて い るが

，

杭 （

P2

と

P3

間）で は_{， 加}速度の_{増 幅}が ほ と ん ど み ら れ ない。 こ の地層にて， 杭と地 盤の間に振 動性状が著し く異な る こと が

，

最 大 加 速 度 分 布の結 果か ら わ か る

。

　 1杭に お ける最 大 曲 げ応 力分布と最大軸応 力分布を 18 地 震につ い て調べ _{た結 果 をそ れ ぞ れ 図}

一5

の _（a_{＞， （}

b

_） に示 す

。

本 論 文で は

，

杭は短辺 方 向に曲 げ 変 形す るもの と仮 定し， 1次 元 梁 理論に よ り， 鉄 筋ひずみ か ら曲 げ応 力 と軸 応 力 を求め た

。

中 間砂 層内の

4

断面に比較的大き な曲 げ応 力が発 生して いるこ と が わ か る。 こ の 大き な曲 げ応 力が生 じる_原因 と して _， 比較的密な中 間 砂 層で杭の 曲 げ変 形が拘 束さ れ ている た め と考え ら れ る。 曲げ応 力 が最 大 とな る中 間 砂 層 内お よび 支持 層に近い 2 断面に て_， 軸 応 力は大き な値と なり， 必ずし も杭 中で

一

定値と な

．

らな い

。

最 大 軸 応 力に対す る最 大 曲 げ応 力の比 を1杭 につ い て求 めた結 果 を 図

一

6に示 す

。

1断 面 等の杭 下 部 で応 力に占める軸 応 力 成分は無 視で きな いが_， 応 力が最 大にな る中 間 砂 層の 4断 面で軸 応 力 成 分に比べ _{曲 げ応 力} 成分 が非常に大き く

，

杭に生じ る最 大 応 力の大 半が曲げ 変形によ る もの と考え ら れ る。 　地下 1階の短辺 方 向の_{加 速 度}が最 大と な る時の_{杭 頭}の 変形量 と最大 加 速度の_関係を

，18

地 震ご と に調べ て

，

杭の変 形 レ ベ ル につ い て検 討す る。 5杭につ い て調べ た 結果を図

一7

に示 す。 た だ し

，

変 位は加 速 度 記 録から求 め

，

杭 頭の変形量 は 地下1階基 礎の変 位と杭 先 端の変 位 の 差の_値を 用い た

。

最大加速度が 26

．

8gal の地震の結 果を除き

，

杭の変_形量 y と最 大 加 速 度 x の関 係が線 形 に近い こと が認め ら れ る。 杭の挙動が他の地震と著し く 異な る と考え られ る

，

x＝ 26

．

8gal の地 震 を 除 く 17地 震で観 測され た地 震 記 録 を用い て以 後の_解析を行う

。

杭 の変 形 量 と最 大 加 速 度の関 係 を 回 帰 推 定す ると

，

以 下の 結 果が得られる。 　 　　

y

＝ 0

．

00874x

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

_（1　_） この結果か ら

，20gal

以 下の加 速 度レ ベ ル で

，

杭 頭の変 形量 は0

．

175

　cm 以 下の微 小な値である こと が わか る。 この結 果か ら

，

杭の挙 動は線 形 範 囲にあ る と考え ら れ

，

地 盤 も線 形 応 答して い る と推 定 される

。

　4

．

最 大 加 速 時の上部 構 造 物の慣 性 力 と杭 応 力分 布 　地 下1階の加 速 度が最 大とな る時の_， 上 部 構 造 物の慣 性 力と杭 応 力 を線 形 回帰 推 定 手 法に より求め， 杭が分 担 す る上部 構 造 物の慣 性 力の割 合につ い て検 討す る。また

，

回 帰結 果か ら求め た 杭 応 力 と靜 的理論 解 析 結 果と 比較 検 討す る

。

　地 下1階 端 部 （

P5T

）の最 大 加 速 度 値

XPST

と最 大 加 速 度 発 生 時よ りD

．

02秒 後 （相 互 相 関 解 析 結果に基づく

，

加 速 度 （P5T ）に対して 1杭 6

，

5

，．

4断 面の 曲 げ 応 力 が応 答 する まで の時 間 遅れ）の

i

断 面に生じた曲 げ応 力 σ‘と関 係を回 帰 式 o

，

20 510

（

目 ε 醸 1

・

10 ＄ o

．

05 　 　 0 　 　 　 0 51D 　 15202530 　 　 　 　地 下

一

階 （中 央 ）短辺方 向最大加速度 （gal｝ 図

一

7　地 下1階 （中央 〉短 辺方 向の最 大 加 速 度x _とその時の杭 　 　 　頭 変 形 量yの_関係 最 大 加速度 27

．

4 （ga　1_）

鰡

：

．

1

_：

_鉾

0

．

2 20

．

（

kg

／c γ6 （1）

・

0

．

99

一

₂₇

_，

₄ 曲 げ応 力 （a）地 下

1

階 （端 部 ）最 大加 速 度と 1杭6断面の曲 げ 応力 最大 加 速 度 27

，

4 （9a1） γ 5q ）

≡

0

．

99 　　曲 げ 1

．

4 21

．

4

　

ヤ

B5

鰡

：

：

1

_：

_讐

（kg／cm2）

一27．

4 曲 げ 応 力 （b）　地 下ユ階 （端 部）最 大 加 速 度と1杭

5

断面の 曲 げ 応 力 図

一

8　地下1階 （端 部｝最大 加 速 度と1杭6

_，

5断 面の曲 げ応 　 　 　 力 地 下

1

階 18

，

2 （ga　1_） n（1）・ 0

．

64 ● B（1）

・

−

o

．

74 6

，

2

甲

26．

● （ga ● ● ●

一

18．

2 γ（1）

；

O

，

94

屋 上 図

一

9　地下 1階 （端 部 〉最 大加 速 度と屋 上 〔端 部 〉加 速 度の関 　 　 　 係

一

₁₂₁

− ・

　 　　

X

，ST＝

A

、（

1

）

・

σ、＋

B

、（

1

）

i＝

1

− 6 ……・

………

（2） により推定す る。 6断 面と5断 面に関する回帰 結果 を例 と して 図

一8

の _（a_）

_，

_（b_）に示す。 相 関 係 数 r の値が

0．

99

と非 常に高く

，

地下

1

階の最 大 加 速 度と杭の各 断 面の曲 げ応 力の間に線形 関 係が 認 め ら れ る。 図

一

9に示 す地下 1階の最 大加速度 と 屋 上 端 部 （P7T ）の最大加 速度

Xp

、T の関係を 回帰推定し た結果， 回帰式 　 　　

XpsT

；

A

（

1

）

り

XPTT

→

−B

（1）＝ O

．

64

・

Xmr

−

O

．

74 　 　 　 　

−一・

・

・

・

…

　

r・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

一・

・

…

　

r・

（3） が得ら れ

，

相関係数の値が

0．

94であ り

，

こ の関 係に も 線形関係が認め ら れ る。 線形性の良い回 帰 結 果は

，

杭が 線 形 挙 動 を して いること を裏 付けて い る。 先の回 帰 結 果 を用いて， 地 下 1階の加速度

1

　gal 当た りに生じ る

，

上 部 構 造 物の慣 性 力と杭 頭に作 用す る水平力を求める方 法 を示す

。

梁の基 本 式に基づ き

，

回帰 式か ら求め ら れ る

i

断 面の曲 げ応 力 σ 　 　 　σ‘

＝

（

Xp

，T

− Bi

（1））／A，（1｝

＝

X，STIA ‘（1）

．

…・

…・

・

（4 ） を 用いて_杭の ‘断面の _曲げモ

ー

メ ン トM‘は以 下の式で 表さ れ る。

　　

　

瓢一

濫

・

_at

一

膓

・

謡

………・

・

…・

……

_（・） こ こ に 　 　

1

，：杭の

i

断 面の断面

2

次モ

ー

メ ン ト 　 　　　（li　

一

　

ls

　＝＝　2

．

64

・

107　cm41 _，

− 1

_，＝ 2

．

795

・

107　cm ’ ） 　 　

b

：杭 中心か ら鉄 筋ま での距離 （

65cm

） 　 　

E

。：コ ンクリ

ー

トの ヤング係数は， 過去の デ

ー

タ な 　 　 　 　ど か ら考 慮 し

，

次の 値 を採 用 する 2

．

8

・

105 　 　　　 （

kg

／cm2 _） 　 　

Es

：_鉄筋の ヤン グ係数

2，

1・

106

（

kg

／cmZ _） 　 　n ；鉄 筋とコ ンク リ

ー

トのヤング係 数 比 （n

・

＝

₇

，

_5） 観測断 面間 を杭 曲げモ

ー

メ ン トが直 線 的に変 化す る と仮 定す れば

，

せ ん断力 （

Q

‘．1

．

∂は以 下の式で表 される。 　 　 　 砥

＋

，

− Mt

　 　　　 　　　 　　　

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

一・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

一

一

（

6

） 　 　 　

Q

‘＋ 1

、

1

＝

　 　 　

L

‘＋ 匸 こ こ に

，L

‘． ，は杭

i

＋1断 面か ら ‘断 面まで の長さであ

．

る。 上 式より

，

地 下 1階の 加 速 度lgal 当た り

，

発 生す 表

一

1　上 部構造 物の階 高と重量分 布

階

階 高 （

cm

_）

_{重量 （}

t

_）

屋

上

358

1880

5

360

1387

4

350

1409

3

460

2726

2

480

3869

1

₃₅₀

5989

一

_チ

ン

グ

782

合 計

18042

る

1

杭の

6

_{断 面}と

5

断 面 間の せ ん断力 は， 　　　

Qs

．

5

＝

（

0．

395

十〇

．

431）／

3＝0．

275

　t で ある

。

　 上 部 構 造 物の最 大 加 速 度 分 布が直線 的に変 化す る と す れ ば

，

表

一

1に示 す上 部 構 造 物の重 量 分 布 （上 部 構 造 物 の全重量 を

W ＝

18042t と する_）と高さ か ら地 下 1階 端 部 短 辺 方 向 （P5T ）の加 速

P

」C 　XPSTが生 じ たと きの上 部 表

一2

　地 盤 反 力 係 数 （kg／cm3 _｝

深 さ

単

一

層

成層

（

m

）

一

₂

_．

₃

〜

−

6

．

0

3

。

1310

．

47

一

₆

_．

₀

〜

−

10

．

0

3

．

13113

．

：〜

一

₁₀

_．

₀

〜

−

15

．

0

3

．

13

【

13

．

4

一

₁₅

_．

₀

〜

−

26

．

0

−

₂₆

_．

₀



−

₃₃

_．

₀

3

．

_．

133

₁₃

8

．

_．

6746

₀

殖 断 　 6 断 断 54

3

断 2 断 1 断 杭 頭 6 断 面

’

5

断 面 4 断面 　曲げモ

ー

メ ン ト　 （t

・

m） （a） 曲 げモ

ー

メ ン ト分布

　

t ’

f

法 3 断 面 2 断面 1 断面 1 ／ …

ゴフ

一＿一

一

Changの方法

一

成 層 地盤の方 法

一

_{観測 値} 　 　 　 一 　 　

一

〇

．

6

　

−0．4

　

−O．2

　

0．

0 ・

　

0．

2

　

0．

4

　

0．

6

　

0．

8

　

1．

O

　 　 　 　せ ん断力　（t） 　 　 　 （b）せ ん断 力 分布 図

一

10　弾 性 支 承 上のは り理論に よ る解析結果と観測値の比較 　 　 　 （1杭の杭 頭に作 用す る水 平 力1

　

ton当り発 生す る杭の 　 　 　 曲 げモ

ー

メン ト分 布 と せ ん 断 力 分 布 ）

構造物の慣性 力

F

を求める

。

　　　

F

＝

1Jl39・W ・Xp5

_τ／980

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

一・

・

…

　（7 ） 上部 構 造物の 慣性 力 を 水 平 剛 性の割 合で分 配す る と， 端 部の 1杭 が 負担する水 平 力 君p は

　　　Flp＝

（37

．

2／2619

．

9）

・

F ＝0．

291

・

Xp5

ゼ

・

・

・

・

・

・

・

…

　

（8） と な る

。

地 下 1階の加 速 度

1

　gial当た り， 1杭が負 担 す る水 平 力は

0

．

291ton で ある。 よっ て

，

上部 構 造物の慣 性 力の約 95％ （0

．

275／O

．

　291＝ 0

．

95 ）を_杭が_{負 担}し_てい ること が わ か る。 つ ま り

，

上部構造物の慣性力の大半を 杭が負担 し て いる と考え ら れ る

。

　式 （8 ）を 回 帰 結 果 （式 （5 ）と式 （6 ））に_代入 して_， 1杭の杭 頭に作 用 する水 平 力

1ton

当た り に生 ずる

，

杭 の 曲 げモ

ー

メ ン ト とせ ん断 力を求め た結果 をそ れ ぞ れ図

一

_{10の （}a_） ， （b）に示 す。 この実 測 値を理 論 値と比 較 する ために

，

理 論 解 析 手 法と して半 無 限 均 質地盤の解で ある

Chang

の方 法19 ）と 地盤の成 層性を考慮 し た方 法an） を 用い て求 めた

，

杭 頭に水 平 力lton 当た りに生 ずる杭 の曲 げモ

ー

メン トと せ ん断 力 分布も同図 に示す

。

理論 解 析に用い た地 盤 反 力 係 数の値 を表

一

2に示す

。

線 形 領 域 の地盤反 力係数2°） を求めるた めに_， 微 小 変 位 振 幅レベル で測 定す る

PS

倹層の弾 性 定 数 を用い て Mindlin の解 か ら各 層の地 盤 反 力 係 数 を求 めて

，

そ の反 力 係 数を成 層 地 盤モ デル の定 数と した

。Chang

の方 法で用いた半 無 限均 質の地 盤 反 力 係 数 値は

，

第

一

不 動 点 深 さまでの_{成 層} 地 盤の地 盤 反 力係 数の平 均 値とし た

。

杭 頭に近 い 6断 面 の曲 げモ

ー

メ ン トお よび せん 断 力に関 して

，

両 理 論 値と 実 測 値に比 較 的よい

一

致がみ ら れ る

。

し か し

，

杭の変 形 が拘 束さ れ る中 間 砂 層と杭 下 部の 2断 面で

，

実測 値 と 理 論 値に無 視でき ない程の くい違いが み られ る。 杭お よ び 地 盤の非線形 性21）

−

2s）_{が この違い に影 響を及ぼ して い る} こと も考え ら れ る が

，

杭 が 比 較 的 線 形 挙動を してい るこ と や

，

実測値が地 層に応じ て複 雑な 分布 を示 し てい るこ と か ら

，

地 盤の 振 動や地 盤 構 成 が杭 応 力に影 響 を及ぼ し てい るこ と が考え ら れ る

。

この影 響につ いて

，

5章と6 章で詳し く検 討す る

。

　

5．

相 互 相 関 解 析に基づく加 速 度と応 力の時 間 遅れ構 　 　 造 　17地 震で観 測 され た記 録 を相 互 相 関 解 析 し

，

その _時 間遅れ構 造か ら地 震 動の伝 達 機 構および応 力の伝 達 機 構 を調べ

，

_{杭 応 力 発 生}と伝 達の メ カニ ズム にっ い て検討す る。 以 後の相 互 相 関 解 析および伝 達 関 数の推 定は

，

文献

26

）の統 計 解 析 手法 を用い た。 　地 盤と杭

一

上 部 構 造 物に つ いて， そ れ ぞれの短 辺方向 の加 速度記 録 間の_相互相関 係 数の_最大 値と その時 間 遅れ を 図

一

11に示す

。

P8 とP9 間の時 間 遅れ とP9 とP 10間の 時 間 遅れ とも

，PS

検 層 結 果か ら求めた鉛 直入射

S

波の伝 播 時 間 （0

．

11秒と 0

．

14秒 ）に近い値で ある こ とか

・

ら

，

ほぼ鉛 直 方 向に伝 播 する S 波 成 分が地 震 動 記 杭

一

建 物 地盤 P10GL

−

_lm …

L

「

…

昌

＝

　 　 　 　 　

＝

＝

C τ 　 　 　 　 　 C τ

　

　

　／

C

＝

0

，

5 τ

＝−

O

．

02 5 物 上 P 建 屋 C

＝

0

，

49 τ

＝

o

，

24 　 　

一

　

協

　 巳 峨 　

匙

／

←

／

16 　 　 60 　 　 伍 巳 　 　

＝

；

　 　 C τ 　 　

一

／

　 … … 　

髪

／

一 4810 巳 咲

＝

＝

C τ

叫

　 　 92

璢

／

。   　 階 3 物 1P 建 下 　 地 1270 倒

コ

「

PgGL

−

_10m 　P2 　 杭 肌

一

10田 C

＝

0

，

49 τ

＝

0

，

12 P8CL

−

_32m

「

　 　 C

＝

¢

，

64 　 　 v

＝

0

，

08 C

＝

0

．

bl v

＝

0

．

22 E 　P1 　 杭 GL

−

31m C

＝

D

．

．

46 τ

＝

o

，

16 図

一

11　地 盤

，

杭

一

上部 構造物 系の加 速 度 記 録 間の相 互 相 関 係 数の最 大 値 （C）と その時 間 遅れ （τ〉 （相 関 関 係 を調べ 　 　 　 た観 測 点 を矢 印 （

→

）で示 す

。

矢 印の始 点の観 測 点に対 する矢 印の終 点の観 測の時 間 遅れを正とする

。

τの負 　 　 　 の値は逆 に進み時 間 を表わすe）

一

₁₂₃

−

．

5杭 5 杭

−

_O

_．

₈₆ 　 0

．

．

025 断面 曲 げ 応 力 　 　 c

＝−

0

．

51

一

　 　 τ

冒

　o

．

22

−iD．

83 　 a

，

04 4 断 面 曲 げ 応 力 3断 面 曲 げ 屠 力 c

＝−

0

，

52 τ

＝

　0

，

22 　

₋

o

．

70 0

，

06 2断 面 曲げ応 力

；

：

1

_：

ll

−

₀

_．

80

一

_〇

_．

02 c

＝−

_D

_，

₀₅ τ

；

　D

，

12

−

₀

_．

₆₂ τ

＝−

0

，

04 1断 面 曲 げ 応力 c

＝−

0

．

50 τ

＝

　o

．

lo 図

一12

　5杭 断 面の曲 げ応 力 間の最 大 　 　 　 相互相 関 係 数と そ の時 間 遅れ 　 　 　 （図の表 記 法は図

一

IOと同じ）

1

央 ） 中 π

脚

吭 ゆ

譲

図

一

13　 地下 1階 （中 央 〉及び杭 先 端の短辺方 向 加 速 度 記 録と 　 　 　 5杭 断 面 曲 げ 応 力 間の最 大 相 互 相 関 係 数と その時 間 遅 　 　 　 れ （図の表 記法は図

一

10と同じ） 録に多く含ま れ て いる と考え ら れる

。

杭 中の

Pl

と

P

2間の _{時 間}遅 れ は

，

ほぼ同

一

深さに ある地 盤の

P8

と

P9

_間の時 間 遅れ に非 常に近い値で ある結 果か ら， 支 持 層か ら中間砂層 まで の_杭下 部に て

，

杭 間の振 動と地 盤の 振 動の伝 達に大 差は ないと考え ら れ る。 中 間 砂 層から地 下 1階 まで の杭 間の時 間遅 れ （

P

』

2

と

P3

の時 間）は

，

地 盤の

P9

と

P10

間の時 聞 遅れ の_約

1

／3であり， 軟弱 層で杭の振 動が地 盤 より非 常に早く伝 播して

，

こ の層に お ける杭と地 盤 間の振 動 性 状の 違い が ある ことが わか る。 杭 下 部に比べ杭 上 部で

，

振 動の相 違に起 因 する地 盤 が杭に作 用 する力は比 較 的 大きい と考え ら れ る

。

　1断 面の 曲 げ応 力とそ の他の断 面の曲 げ応 力 間の相 互 相 関 係 数の最 大 値 とその時 間 遅れを図

一

12 に示 す

。5

断 面の曲 げ応 力に対す る他の断 面 曲 げ応 力 間の結 果 も同 図 に示す

。

1断 面 応 力と4断 面 応 力 間の_時間遅 れ が 地 盤の 振 動の伝 播す る時 間に非常に近い_結果か ら

，

支持層か ら 中 間 砂 層の間の杭の曲 げ応 力は周 辺 地 盤の振 動に追 従し て杭が変 形し た ために生 じ た応 力 成分を多く含ん で い る と考え ら れ る。 この応 力成 分が存 在する ために

，

前 節で み ら れ た杭 応 力の_実測値と 理論 値の食い違いが 生 じ た と 考え ら れ る

。

地盤の振 動に起 因 す る 応 力 成 分 を表 現 す る 杭の_{設 計 手 法}z7］

−

2s）_{が提案さ れてい る が}

_，

_{この よ うに地} 盤の振 動 を考 慮し た設 計 手 法 が 必要で あ る と考え ら れ る。 地下

1

階の加速度と杭応 力間の相互 相 関 係 数の最 大 値と その 時の 時間遅 れ を図

一

13に示 す

。

異 種 物 理 量で あ る が

，

地 下 1階の_{加 速 度}と中 間 砂 層の杭 曲 げ応 力 間の 相関は良い こと

，

最 大 相 関 時の時 間遅 れ が 正で あ るこ

，

と か ら， 曲 げ応 力が地 下1 階の加 速 度に対し て遅れて応 答 し て い る こ と が わ か る

。

こ の_結果か ら， 杭上部の杭 応 力 は周 辺 地 盤の振 動よ りも上 部 構 造 物の慣 性 力に起 因す る 応力成分を比較的 多く含んで い る と考え られ る

。

以 上の 結 果か ら杭上部と杭 下 部では_， 応 力の発 生 機 構が_異な る こと が示さ れ た。 　

6．

加速度お よび杭応 力の伝達特性 　先の_観測記録 を用い て線 形 最 小 分 散 推 定Z6 ｝に基づき伝 達関数とコヒ

ー

レン ス _{関 数 を推 定}し

，

杭の力の伝 達 機 構 につ い て振 動 数 領 域で検 討 する

。

短 辺 方 向の加 速 度 記 録 間の伝 達 関 数の振 幅 を 図

一

14に示す

。

地 下 ユ_階と 屋上 間の伝 達 関 数の振 幅が約 4Hz で ピ

ー

クとな ることか ら， 上部 構 造 物 系の 1次 固 有 振 動 数は 4Hz と考え られ る

。

ま た支 持 層から地表 間に て

，

地 盤の伝 達 関 数の振 幅は 1

．

4Hz で ピ

ー

クにな り

，

こ の _{振 動 数}が地 盤の 1次 固 有 振 動 数と考え られ る。 中間砂層 か ら地 表 面までの軟 弱な 表層で

，

2次 （約 2

．

1Hz ）と 3次 （約 3

．

　3　

Hz

_）の 固有 振 動 数の伝 達 関 数の振 幅が 1次 固有 振 動数の振 幅よ り も 大きい ことが

，

こ の地 盤の特 徴である

。

杭 （

Pl

と

P2

杭

一

建物

。

_{伝達 関 数}の入 カ

ー

_伝達関 数の出力 二L4H巴

幽

0

・

O_Hz 地盤

國

二

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・

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’

Hz　 　 LO』

　

　

　

　

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．

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Hz

’

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’

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o　 　

’

Ht

’

　 Io

．

e 　 　 　 　図

一

14　地 盤と杭

一

上部構造物の短辺方向加速度 記 録の伝達関数の振 幅 　 　 　 （矢 印 （

→

｝の始 点と終 点は， そ れ ぞ れ 入力と出 力 を表わ す） 0 2

．

3Hz_oo 　 　 　 co 　 　 　

1・

”

染

、

1 

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1

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O

　

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・

0

_{振 動 数} （H・_） 10

・

° 0

・

0

綴 動 数 （H・） 　　 　　伝達 関数の 振 幅　 　 　 　伝 達 関 数の 位 相 　 　 　

・

コヒ

ー

レン ス関数 　　 　　　 　　　 　図

一

155 杭 1断 面 曲 げ応 力と4断面 曲 げ応 力間 の伝 達 関 数とコ ヒ

ー

レン ス関 数 o 　 　 　 o 　 　 　　 　 　 　o 　 　 　 GQ　

．

，

　 　 　 　　 　 　

，

　 　 　

。

．

　 　 　

．

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・

／

「

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0

．

D 振 動 数 　 （Hz） 伝達 関 数の 振 幅 　 　 　 　 図

一

16

　

　

　

　

　

一

　

一

　 γ

 

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・

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・

O



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H

・）

　

10

・

O

　

O・

『

　

振動 数 　 　 　 伝 達 関 数の 位 相 1杭 4断面 曲げ 応 力 と6断 面 曲 げ応 力間の伝 達 関 数とコ ヒ

ー

レン ス _{関 数}

ID。

0

ー

ー

ー

凵 ー

−

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−

　 　 　 　

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（Hz）

　　　

10

．

0 　 　 　コ ヒ

ー

レンス関 数 　 　 　

一

125

一

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_．

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一

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5

断 面

．

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．

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1

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1

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10．0

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振 動 数 （暖z）

　

10

．

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一

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4

断 面

’

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，

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．

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．

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振 動 数 （Hz）

　10．0

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10

の Φ 数 動 振 」

．

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．

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3

断 面 oN

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，

　

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_{振 動 数｛}

Hz

｝

・

　

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．

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．

O 振 動 数 ｛

Hz

）　

10．0

の 臨 幻 佃 数 動 振 ゆ 巳 。

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．

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2

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．

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．

0

振 動 数 （

Hz

）　

10，0

310 ラ 耽 　 数 動 振   O

．

一

一

磊 ＼ ω 琴 丶 留 。

．

θ 　 エ 断 面

『

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”

 

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．

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．

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＿ 一

．

−

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．

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_{振 動数 （}Hz）

　 10・

’

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　 　 　伝 達 閲 数 の 位 相

輩

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．

O

　

0．0

 振 動 数 （

Hz

）　 10

，

0

伝 達 関 数 の振 幅　 　 　 コヒ

ー

レン ス関 数 図

一

17　地 下1階 中 央 短辺方 向 加 速 度 と5杭 5

−

1断 面 曲げ 応力の伝 達 関 数

，

コ ヒ

ー

レンス関 数

間 〉の伝 達 関 数の振 幅は地 盤の伝 達 関 数 （P8 と P9 間 〉 の振 幅に似てい ること から

，

中 間 砂 層 より深い_{地 盤}で は

，

杭と地 盤の加 速 度の伝 達に違いが み ら れ ない。 そ れ に対 し て_， 中 間 砂 層に ある P2 と 地下 1階 P3 の杭 間の伝 達 関 数の振 幅は

，

地 盤の 1次 固 有 振 動 数 1

．

4Hz で ピ

ー

クとなら ず

，

約 2

．

3　

Hz

で ピ

ー

クにな り

，

高 次 振 動 数で 加 速 度の増 幅が み られ な い

。

こ れ ら の結 果か らも， 振 動 数 領 域で， 軟 弱な表 層にお ける地 盤 と杭の振 動 性 状の相 違が認め ら れ る

。

』

　 次に

，

杭の曲 げ応 力 間の伝 達 特 性につ いて検 討す る

。

5

杭に_{τ 1}断 面の曲 げ応 力と4断 面の曲 げ応 力 を， それ ぞれ 入力と出 力とし た時の伝 達 関 数とコ ヒ

ー

レ ン ス関 数 を図

一

15に示す。 同 断 面 間 （P1 と P2 ）に て

，

加 速 度の伝達 関数 （図

一14

参照）の卓越振 動 数が約 1

．

8Hz

であ るの に対 して

，

曲げ応 力の伝 達 関 数の卓越振 動 数は 約 2

，

3Hz で ある

。

1 杭に_関して 4_{断 面}の _曲げ応 力と6 断 面の曲 げ応 力 をそ れ ぞ れ 入力と出 力に し た時の伝達関 数 とコ ヒ

ー

レン ス 関 数 を 図

一

16に示す

。

伝達関数の_位 相が ±180

°

近 くに_分布してい て

，

4_{断 面}の _曲げ応 力に_対 し て逆 方 向に

6

断 面の曲げ応 力が発 生して いること が わ か る

。

こ の 結 果は

，

図

一

10の曲げモ

ー

メ ン ト分布の正 負の_符号に

一

_致して い る。 杭 応 力伝 達 関 数の位 相は

，

同 方向成分間め加速度の伝達関 数の位 相と異なること が わ かる

。

以 上の結果か ら

，

杭 曲げ応 力の _{伝 達特性}は加 速 度 の伝 達特性と著 し く異な るこ と が

，

振 動 数 領 域で も 認 め られる

。

　 　 　

・

　 　 　

’

　

地

_下

1階の短 辺 方 向の加 速 度 を入力 とし て

，

5杭の各 断 面の曲 げ応 力 を 出 力と し た時の_{推 定 伝 達 関 数}とコ ヒ

ー

レ ン ス関 数 を 図

一

17に示 す。 非 常に大き な曲 げ応 力が 発 生す る4

〜

5断 面に て

，

上部 構 造 物 系の 1次の 固 有 振 動数 （4Hz ）で加速度に対し て曲げ応 力が大き く応 答し てい ること が わ か る。 こ の結 果から も

，

上 部 構 造 物の慣 性 力が軟 弱な表 層か ら中 間 砂 層 まで の杭 曲 げ応 力 を発 生 させ て い る現 象が振 動 数領域に ても認め られ た

。

杭 先 端 近くの 1断 面の曲 げ応 力 も， 上 部 構 造 物の固有振 動 数で わずか に応 答し てい るが

，

曲 げ応 力の ス ペ ク トル成 分 （図

一

_{18参 照 ）に て}

_，

_{上部 構 造 物の 固有 振 動 数4Hz 近く の} 振 動 数 成 分が非 常に少ない_{結 果}か ら

，

上 部 構 造 物の慣 性 　 o6 「

’

一 畧

b

＄ 面 ご

260

撰 o

．

　　

0

・

0

　

振 動 数

　

（

Hz

）

10

，

0

　 図

一18

　5杭1断 面フ

ー

リエ ス ペ ク トル 力が支持 層 近くの応 力に及ぼす 影 響は非 常に小さい と考 え ら れ る。 そ の た め

，

他の断 面に比べ

1

断 面のコ ヒ

ー

レ ン ス関 数の値は や や小さい値と なっ て いる が

，

全 体的に み て

，

物 理 量が異な る加 速 度 記 録と応 力 記 録 間に良い_相 関が認め られ る。 　7

．

結 　 論 　本 論 文では_， 中 小 地 震で観 測 され た鉄 筋ひずみ記 録お よ び加 速 度 記 録 を統 計解 析し て得 られた情 報に基づ き杭 に作 用する力の発 生とそ の伝 達機構を考 察し

，

線形 領 域 の地 震 時の杭の支 持 機 構につ い て検 討 して得 られ た結 論 を 以下に述べ る。 　 1） 比較 的 密な中 間砂層が存在す る よ う な地 盤の 場 合 に は

，

設計で用い ら れて いる

Chang

の_方法で は， 杭 下 部の応力

・

変形を適切 に評価す ることが困 難で あ り， 地 盤や杭 材の非 線 形 性 を 考 慮し た解 析 法によっ て も， 必 ず し も適切に評価し き れ な い こ と が多い

。

ま た_， 地 盤の応 答 変 位 を考 慮す る方 法 も あるが， 中 間 砂 層 が存 在 するよ うな場 合に はなお改 良の余 地が残 されて いる と考え ら れ る

。

　 2） 最 大 加 速 度分布お よび相互相 関解析結果 に よ れ ば

，

地 表 近くの地 盤 中の杭 応 力は

，

上 部 構 造 物の慣性 力 に よ り生じ た もの であ る。 軟弱な表層地盤の振動と杭の 振 動に大き な違いが みられ たこと， 杭の せ ん断 力 分布に 大き な段 差 を生じ さ せて い ること などの結 果か ら

，

杭 応 力 発 生メ カニ _ズムを 解明 する ために杭と地 盤の_相互作用 は無 視できない現 象であるとい え る

。

軟 弱な表 層 部の杭 に比べ _{地 盤}の振 動と大 差がみ ら れ ない支 持 層 近くの杭 下 端 部の応 力は

，

上部 構 造 物の慣 性 力よりも地 盤の振 動に 起 因 する力に よ り生 じ たもの と考え ら れ る。

Chang

の 方 法等の外力を杭 頭のみ に作 用さ せ る 理論で説 明で き な い こ の _相互作用 力 は

，

本 論 文の_{結 果}で は 比較 的小 さい

。

し か し

，

新 潟 地 震で杭 下 端に も 地震被害7 〕が起き たこと を考慮す る と

，

杭の破 壊メ カニ ズ_{ム を}解_{明す る場}合

，

こ の力の存 在は重 要な意 味が あ る と考え ら れ る。こ の様に， 地 震 記 録に より杭 応 力の発 生メ カニ _ズムが軟 弱 地 盤の杭 頭に近い部 分と支 持 層 部 分では異な ること を

，

本 論 文で 明ら かに し た。 この メ カニ ズム の違いを表 現で き る 地 盤

一

_杭

一

_{上部 構 造 物系}の_相互作 用 解 析 手法 を開 発す ること が望ま し く

，

杭の設 計を行う場 合

，

こ の違いが 及 ぼ す影 響 を考 慮する ことは大切で あろ う

。

　 謝 　 辞 　 地 震 観 測 計 画および本 論 文の作 成に際し

，

杉 村 義 広 教 授 （東 北大学工_{学 部}）か ら有益な御 助言を_頂き まし た。 こ こ に記して心 か ら感謝 致し ま す。 　な お

，

本 研 究の 1部は

，

昭 和 63年 度 文 部 省 科 学 研 究 費 助 成 金 （奨励 研 究 （A ）

，

63750590 ）によ り行っ た こ とを付 記 する

。

一

₁₂₇

一

参 考 文 献 1） 林田 敏 弘 ほ か 5名 ：複 雑 な 軟 弱地 盤に お け る 地盤

・

杭

・

　 　 建 物 （5階 建 ）の地 震 観 測 （その 1

，

2）

，

日本 建 築 学 会 大 　　会 講 演 梗 概 集

，

pp

．

723

−

726

，

　S　62

，

10 2） 和泉ほ か 4名 ：_複雑な軟弱地盤に お け る地 盤

・

杭

・

建物 　　 （5階 建）の地 震 観 測 （その3

，

4）

，

日本 自然 災 害 学 会 学 　 　 術 講 演 会

，

pp

．

4］

−

44

，

　S　62

．

10 3） 林 田 敏 弘ほ か 5名 ；杭支持低層建物の振動特性 （そ の 2）

，

　　 東急建設技術研究所報

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No

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14，　pp

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141

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145， 1988

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3 4）志賀敏 男 ：宮 城 県 沖 地 震にお け る杭 基礎の被 害 と 補 強

，

　 　土 と基 礎

，

No

．

1376

，

　_pp

．

49

−

5ユ

，

1983

．

5 5＞ 杉村 義 広ほ か 3名：高 強 度 ブレ ス トレ ス コ ンク リ ト ぐい 　　の地 震 被 害とそ の再 現 実 験

，

日本建 築 学会論文 報告集

，

　　 第340号

，

pp

．

40

−

50

，

昭 和 59

．

6

6｝　Y

．

Sugimura；Earthquake　da皿age　of　pile　foundation　in 　　Japan

，

8Asian　Regional　Conference　on　Soil　mechanics 　 　and　foundation　eugineeli 皿g

，

　vol

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2

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　pp

．

245

−

246

，

1987

．

7

7）河 村壮

一，

西村 敏明

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田 尻貞夫 ：液状 化により破損し た 　　 既製RC 杭の調査と耐震解析

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pp

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199

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富 田 孝 著 ：1985年メキ シコ地震に閧す る調 　　査研 究

，

自然 災害 特 別研究 突発 災 害 研究成 果

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No

．

　B

−

60

−

6

，

　　pp

．

45

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62

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昭和61

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3 9） 岸 田 英 明 ：杭 基 礎の地 震 時における挙 動と被 害 例

，

カ ラ 　　 ム

，

No

．

78

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　pp

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73

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78

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1980 10） 水 野二十

一

：杭その 震 害 と 動 的 相 互 作 用

，

基 礎工

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　　 Vo且

．

13

_，

　No

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5

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　pp

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26

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35

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1985

．

5 11｝ 岸 田 英 明ほ か 2Q名 ；ある杭 基 礎 建 物の地 震 観測と

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斉 解 　　析 結果

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構 造 物 と 地 盤の動 的 相 互 作 用

，

日 本建 築学会

，

　 　 pp

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77

−

92

，

　1985

，

4

ユ2）　YoshihiroSugimura　：EarthquakeQbservation and

　　 Dynamic　Analysis　of　Pile

−

supperted 　Building

，

第4回 　 　 地 震工学シ ンポ ジ ウム

，

pp

．

463

−

470

，

1975

．

　ll 13） 梅村　魁

，

河村壮

一

：埋 立 地 盤 に 建つ 杭 支 持 構 造物の地 　 　 震 動 観 測

一

建 物 系 列 と 地 盤 系列の比 較

一，

第4回 地 震工 　 　 学 シンポ ジ ウム

，

pp

．

479

−

486

，

1975

．

　ll 14） 太 田 外 気 晴

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丹 羽 正徳

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上 野　薫：軟弱 地 盤上杭基 礎建 　　 物の 地震応答 性状

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第5回日本地 震 工学シンポジ ウム

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　 　pp

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　1978

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杭

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pp

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1545

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1552

_，

1982

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11 16＞ 鈴 木 俊 男

，

山本 稜 威 夫

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小 林 勝 美 ；地 震時に杭 に 生 じ る 　 　最大 応 力 につ い て

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第22回 土 質工 学 研究

・

発表 会

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　 　pp

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1199

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1202

_，

昭 和62

_，

6 17｝ 大 平 　彰ほ か 3名 ：軟 弱 地 盤 中の基 礎 杭の地 震

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時 挙 動に 　 　関 す る研 究

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土木学会臨文報告集

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第362号

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pp

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417

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426

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　 　 1985

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10 18_＞佐 藤 誠

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， 浜 田 政 則， 石田　修 ：基 礎 杭に生じ る地 震 時 　 　 応 力の測 定

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土木 学 会 年 次 学 術 講 演 会

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pp

．

45Q

−

451

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昭 　 　 和51

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10 19） 土 質 工 学 会編 ：土と構 造 物の動 的相 互 作 用

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土 質工学会

，

　 　pp

．

279

−

300

，

昭和48

．

10 20_＞横 山 孝 満 著 ： く い構 造 物の計 算 法と計 算 例

，

山 海 堂

，

　 　 PP

．

56

−

68

，

昭和52

，

ユ1 21_＞勝 見　雅 ：地 盤の非 線形性 質を考 慮し た単 杭の水 平 抵 抗 　 　 に関 する研究

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土 木 学 会 論 文 報 告 集

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No

，

223

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　pp

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38

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49

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風間了 ：クイ材の塑性を考慮し た解 析 法， 　 　 土 と基 礎

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25

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　No

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8

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　pp

．

15

−

20

_，

1977 23） 富 永 晃 司

，

山 肩 邦 男 ：地 盤お よ び くい体の弾 塑 性 特 性を 　 　 考慮

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し た単ぐいの水 平抵 抗機構に関す る 理論 的考察

，

日 　 　 本建築学 会論文 報告集

，

No

．

290

，

　_pp

．

13

−

22

，

1980 24）大 西 靖 和， 山 本 稜 威 夫， 太 田　実 ：地 盤 と杭 材の非 線 形 　 　性を考 慮し た 杭の _{変形 解 析}

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　pp

．

125

−

134

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1982

25）　

Shoichi

　

Nakai

：Nonlinear　

behavior

　of　a 　 ve 】

．

ticat　pile

　 　subjected toastatichorizontalload

．

doctora皇tbesis

，

　 　Tokyo 　institute　of 　technology

，

1984

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1

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，

構 造工学 論 文 集

，

Vel

．

32　B

，

　_pp

．

63

−

72

，

1986

．

3

27） 西村昭彦：_{軟弱 地 盤}と基 礎構造物

一

地 盤変位を考 慮し た 　 　 構 造 物の 設 計

一，

基 礎 工

，

Vol

．

6

，

　 N。

，

7

，

　 pp

、

48

−

56

，

　 　 1978

28）　Y

．

Sugimura：Earthquake 　damage　and　design　method 　of

SYNOPSIS

,

UDC:624.154:624.042.7

BEARING

MECHANISM

OF

BUILDING

SUPPORTING

PILES

DURI)IG

EARTHQUAKES

byDr.MASANORI IZUMI, Professorof TahokuUniv.,

Dr. SATOSHIKURITA, Research Assoc. of'Toheku

Univ., Dr.TOSHIRO HAYASHIDA, Tokyu Censt.Co.

'

'

,

Ltdand ISAO KOGOMA, Tokyu

Const.

Co.

Ltd.,

bersof A,I.

J.

The _purpose of this_paper isto make clear

bearing

mechanism of

building

suppgrting _piles

by

use of

eaith-quake observation records,

A

instrumentsarray

for

earthquake observation

has

been

established inthe

building

logated

at

OMIYA

city.

Thi$

observatien system

is

_particula.r

in

theway that a number of

D.

T.

type

reinforcing-bar meters

have

been arr'anged in the _piles,The various relatienships between the motions in the soil-pile-struF.ture _{system and} the _{stress of}

_piies

have

been

derived

by

_using the,statistical

.anqlyses.

The

sarnple records used'we[e observed

for

l8

earthquakes.

The

inertical

force

of thesuperstructure has

been

proven to cause the

bending

stress at theportion near the pile

head

where the stress ismaximum. On the other hand, the

bending

stress of the

_portion

near the

_pile

_point

has

been

shown to

be

caused

by

themotions of thesoil.

It

is

concluded thatthe

failure

mechanism ofpiles can

be

ex-plained

by

the above mentioned two

different

bearing

mech.anics.

.

.