香 川 高 等 専 門 学 校 研 究 紀 要 4(213) した 1 つは 振 動 台 に 剛 結 し, 入 力 加 速 度 を 計 測 し た もう 一 方 はブロック 木 枠 の 天 端 にピン 留 めして, 応 答 加 速 度 を 計 測 した 実 験 開 始 前 には, 重 力 加 速 度

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1 抵 抗 板 を 設 置 した 空 積 みブロック 模 型 の 地 震 時 加 速 度 応 答 特 性 に 関 する 一 考 察 向 谷 光 彦 *, 末 松 吉 生 **, 水 越 睦 視 ***, 乃 村 智 子 *, 松 原 三 郎 *** Seismic Accelerative Response of Dry Masonry Block Retaining Wall Structure with a Resistance Plate Mitsuhiko MUKAITANI*, Yoshio SUEMATSU**, Mutsumi MIZUKOSHI***, Tomoko NOMURA* and Saburo MATSUBARA*** Abstract There are two methods of the block retaining wall work, one is the dry masonry block wall structure, and the other is the wet one. The dry masonry block wall structure has the goodness of speed of work and the economically comparison of the wet one. However, dry masonry method has little resistance force against the retaining wall s sliding. We proposed the new method of the dry masonry block retaining wall structure with a resistance plate. This plate makes a passive pressure in the dry masonry block. We investigated seismic accelerative response of the dry masonry block retaining wall structure with a resistance plate using the small size model test apparatus. The apparatus is the one dimensional seismic machine. We discussed the basic study of relation between the input acceleration and the response one. We use 1/1 scale model comparison of the in-situ work. It was clarified from model tests results that the existence of the resistance plate becomes very important to effectively increase the block stability. Keywords:dry masonry block, retaining wall, resistance plate, accelerative response 1.はじめに 筆 者 らは, 空 積 みブロックの 中 空 部 に 滑 動 抵 抗 板 を 設 置 した 静 的 動 的 変 形 特 性 について 検 討 し, 別 報 にて 報 告 1),2) した また, 練 積 みブロックの 地 震 時 安 定 性 については,いくつかの 研 究 3),4) がある 本 論 文 では, 抵 抗 板 を 有 する 空 積 みブロックの 加 速 度 応 答 特 性 について 着 目 し, 基 本 的 な 検 討 を 加 えた 1/1 スケールの 小 型 模 型 を 用 いて 振 幅 16mmで1 方 向 に 正 弦 波 による 単 調 振 動 を 加 え, 入 力 加 速 度 と 応 答 加 速 度 を 高 速 データロガーによりデータ 採 取 し,これ によって 空 積 みブロックの 動 的 特 性 に 及 ぼす 滑 動 抵 * 香 川 高 等 専 門 学 校 専 攻 科 ** 東 栄 商 興 ( 株 ) *** 香 川 高 等 専 門 学 校 建 設 環 境 工 学 科 抗 体 の 影 響 について, 経 過 時 間 と 入 力 加 速 度 および 応 答 加 速 度 の 関 係 と,これによって 生 じる 位 相 のず れに 関 する 検 討 を 行 った 2. 試 料, 実 験 装 置, 実 験 の 概 要 模 型 は 木 製 で 作 成 し, 中 詰 材 ( 礫 5mm 以 下 )は 現 場 での 1/1 スケールをそれぞれ 想 定 している 模 型 にはコンクリートと 比 重 を 合 わせるために, 周 囲 に 鉄 板 を 張 り 付 けてある 図 -2.1 にその 概 略 を 示 す 抵 抗 板 を 振 動 方 向 に 対 して 直 角 に 設 置 した 標 準 的 な 状 況 を 示 す 入 力 振 動 は,ダイヤル 式 で 振 動 数 を 設 定 できる 小 型 振 動 台 を 使 用 した 周 波 数 を 3~5Hzまで.5Hz 刻 みに 変 化 させ, 試 験 体 を 1 秒 間 振 動 させる 1 秒 間 振 動 させた 後 に 停 止 させた 加 速 時 計 は 2 個 使 用 79

2 香 川 高 等 専 門 学 校 研 究 紀 要 4(213) した 1 つは 振 動 台 に 剛 結 し, 入 力 加 速 度 を 計 測 し た もう 一 方 はブロック 木 枠 の 天 端 にピン 留 めして, 応 答 加 速 度 を 計 測 した 実 験 開 始 前 には, 重 力 加 速 度 を 使 用 する 加 速 時 計 によりそれぞれ 計 測 し, 重 力 加 速 度 が 98cm/s 2 に 表 示 されることを 確 認 している 通 過 質 量 百 分 率 (%) 図 -2.1 土 槽 と 模 型 ブロックの 設 置 状 況 抵 抗 板 ; 振 動 方 向 に 対 して 直 角 に 設 置 礫 粒 径 (mm) 図 -2.2 使 用 した 試 料 の 粒 径 加 積 曲 線 表 -2.1 試 料 の 物 性 値 ρ s (g/cm 3 ) 2.64 D 1 (mm) 2.2 D 5 (mm).4 U c ( 無 次 元 ) 6.3 U' c ( 無 次 元 ) 1.7 滑 動 抵 抗 体 の 有 無, 滑 動 抵 抗 体 の 設 置 方 向, 抵 抗 体 の 種 類 ( 木 板 + 鉄 板, 鉄 板 のみ, 木 板 のみ),お よび 表 面 粗 度 の 影 響 について 検 討 した 実 際 の 地 震 を 想 定 すれば, 擁 壁 の 前 後 方 向 だけでなく 奥 行 き 方 向 への 入 力 波 も 想 定 しなければならない したがっ て, 振 動 方 向 に 対 し 直 角 と 平 行 の 2 方 向 に 抵 抗 板 を 設 置 し,その 影 響 について 比 較 検 討 を 行 った 試 料 には,5mm 以 下 の 乾 燥 した 礫 を 使 用 した 粒 径 加 積 曲 線 を 図 -2.2 に, 物 性 値 を 表 -2.1 にそれぞれ 示 す ブロックはベニヤ 板 で 作 製 し,コンクリートとの 比 重 を 合 わせるために, 鉄 板 を 周 囲 に 貼 り 付 けてあ り,その 大 きさは 横 23mm 縦 21mm 高 さ 99mm である 土 槽 はプラスチック 製 で, 内 法 ; 縦 335mm 横 24mm 深 さ 215mm の 市 販 の 容 器 を 使 用 した 抵 抗 板 の 大 きさの 基 本 形 は, 横 185mm 縦 99mm 厚 さ 1mm のベニヤ 板 にコンクリートとの 比 重 合 わ せの 鉄 板 を 剛 結 してある 抵 抗 板 の 表 面 摩 擦 の 有 無 を 調 べるために, 木 や 鉄 板 の 表 面 をサンダーで 人 工 的 に 凹 凸 を 加 えたものを 粗 面 とし, 以 下 そのように 称 することにする 表 -2.2 には, 今 回 実 施 した 抵 抗 板 の 状 態 と 振 動 方 向 に 対 する 設 置 について, 実 験 ケ ースをそれぞれ 示 す 表 -2.2 実 験 ケース Case 抵 抗 板 の 設 置 方 向 ; 状 況 Case 1 なし Case 2 直 角 ; 木 + 鉄 板 1 枚 ( 滑, 基 本 形 ) Case 3 平 行 ; 木 + 鉄 板 1 枚 ( 滑 ) Case 4 直 角 ; 木 ( 粗 ) Case 5 直 角 ; 鉄 板 1 枚 ( 粗 ) 抵 抗 板 の 底 面 まで 試 料 を 容 器 に 充 填 し,ランマー で 十 分 突 き 固 めた 設 定 した 抵 抗 板 の 設 置 深 さ( 標 準 は 1/2)まで 試 料 を 投 入 して 同 様 に 突 き 固 めた ブ ロック 底 部 の 高 さになると,ブロックを 設 置 して 水 平 性 を 水 準 器 により 確 認 しながら 中 空 部 に 試 料 を 投 入 し 充 填, 突 き 固 めた ブロックの 天 端 まで 試 料 が 充 填 完 了 後, 再 度 水 準 を 確 認 した なお, 抵 抗 板 と ブロック 枠 は 密 着 していない ブロック 段 数 は1 段 のみを 実 施 した その 後 上 記 の 方 法 にて 加 速 時 計 の 点 検 と 設 置 を 行 っている データ 採 取 は 高 速 データロガーにより 行 い サン プリング 間 隔 は 1Hz である なお, 抵 抗 板 なしで は, 入 力 周 波 数 を 3.,4. 及 び 5.Hz とし,それ 以 外 の 抵 抗 板 ありでは 4.,4.5 及 び 5.Hz とした こ れは, 予 備 実 験 の 結 果 から 抵 抗 板 を 有 する 場 合 には, 3.5Hz 以 下 では 残 留 変 位 が 見 られないため, 加 速 度 計 測 は 行 っていない 3. 実 験 結 果 と 考 察 3.1 空 積 みブロックの 加 速 度 応 答 に 及 ぼす 抵 抗 板 設 置 の 影 響 8

3 向 谷 光 彦 他 : 抵 抗 板 を 設 置 した 空 積 みブロック 模 型 の 地 震 時 加 速 度 応 答 特 性 に 関 する 一 考 察 a) Case 1; 抵 抗 板 ; 無,f= 3.Hz b) Case 1; 抵 抗 板 ; 無,f=3. 4.Hz 図 -3.1 経 過 時 間 と 加 速 度 の 関 係 c) Case 1; 抵 抗 板 ; 無,f=4. 5.Hz 空 積 みブロックの 加 速 度 応 答 に 及 ぼす 抵 抗 板 設 置 の 影 響 について 調 べた 抵 抗 板 の 条 件 ;Case1 と 2 について 検 討 した 図 -3.1 には,Case 1 の 抵 抗 板 の 無 い 条 件 における 経 過 時 間 と 入 力 応 答 加 速 度 の 関 係 について 示 す a) 図 は 入 力 周 波 数 が 3.Hzであるが, 応 答 加 速 度 が 入 力 加 速 度 より 15cm/s 2 程 度 上 回 って 増 幅 しているこ とが 分 かる このことは,b) 図 においても 同 じ 傾 向 を 示 している c) 図 では 逆 に 応 答 加 速 度 の 方 が 入 力 加 速 度 より 2cm/s 2 程 度 小 さく, 位 相 のずれが.5 秒 程 度 発 生 していることが 分 かる これは, 基 礎 地 盤 上 をブロックが 滑 っている 状 態 であり,いわゆる 破 壊 していることを 示 している Case 2 は, 木 に 鉄 板 を 貼 り 合 わせて 振 動 方 向 に 対 して 直 角 に 抵 抗 板 を 設 置 した 標 準 型 の 構 造 における 81

4 香 川 高 等 専 門 学 校 研 究 紀 要 4(213) a) Case 2; 抵 抗 板 ; 有 ( 木 + 鉄 板 1 枚 )- 直 角 - 滑,f= 4.Hz b) Case 2; 抵 抗 板 ; 有 ( 木 + 鉄 板 1 枚 )- 直 角 - 滑,f=4. 4.5Hz 図 -3.2 経 過 時 間 と 加 速 度 の 関 係 c) Case 2; 抵 抗 板 ; 有 ( 木 + 鉄 板 1 枚 )- 直 角 - 滑,f=4.5 5.Hz 結 果 である 図 -3.2 にはその 経 過 時 間 と 入 力 応 答 加 速 度 の 関 係 を 示 す a) 図 とb) 図 より, 入 力 加 速 度 が 4.5Hz 以 下 では, 入 力 加 速 度 と 応 答 加 速 度 に 差 違 はな く, 地 盤 とブロックが 一 体 となって 移 動 しているこ とが 分 かる c) 図 では, 応 答 加 速 度 が 入 力 加 速 度 よ り 15cm/s 2 程 度 小 さくなっており, 位 相 のずれも.5 秒 程 度 発 生 している この 現 象 は, 図 -3.1c)で も 見 られたことと 同 様 であり,ブロックの 耐 震 性 が 失 われ,ブロック 底 部 と 基 礎 地 盤 の 間 で 一 面 せん 断 的 に 破 壊 したものと 考 えられる 抵 抗 板 を 設 置 する ことで, 抵 抗 板 無 しの 結 果 と 比 較 してブロックの 耐 震 性 が 向 上 していることが 分 かる ただし 今 回 は, 82

5 向 谷 光 彦 他 : 抵 抗 板 を 設 置 した 空 積 みブロック 模 型 の 地 震 時 加 速 度 応 答 特 性 に 関 する 一 考 察 図 -3.3 経 過 時 間 と 加 速 度 の 関 係 Case 3; 抵 抗 板 ; 有 ( 木 + 鉄 板 )- 平 行 - 滑,f==4. 4.5Hz 図 -3.4 経 過 時 間 と 加 速 度 の 関 係 Case 4; 抵 抗 板 ; 有 ( 木 )- 直 角 - 粗,f=4. 4.5Hz 図 -3.5 経 過 時 間 と 加 速 度 の 関 係 Case 5; 抵 抗 板 ; 有 ( 鉄 板 1 枚 )- 直 角 - 粗,f=4. 4.5Hz 設 定 した 入 力 周 波 数 が 両 条 件 で 同 一 でないため, 今 後 のさらなる 検 討 が 必 要 である 3.2 空 積 みブロックの 加 速 度 応 答 に 及 ぼす 抵 抗 板 設 置 方 向 の 影 響 空 積 みブロックの 加 速 度 応 答 に 及 ぼす 抵 抗 板 設 置 方 向 の 影 響 について,Case 3 として 検 討 した 図 -3.3 には, 入 力 周 波 数 4.5Hz, 実 際 の 入 力 加 速 度 9cm/s 2 程 度 の 条 件 下 における 経 過 時 間 と 入 力 応 答 加 速 度 の 関 係 を 示 す 図 -3.2b) 図 との 比 較 から, 抵 抗 板 を 平 行 に 設 置 すると 入 力 加 速 度 より 応 答 加 速 度 の 方 が 83

6 香 川 高 等 専 門 学 校 研 究 紀 要 4(213) 15cm/s 2 程 度 大 きく, 振 動 が 増 幅 していることが 分 かる ただし, 位 相 差 は 見 られないことから, 抵 抗 板 は 基 礎 地 盤 と 一 体 になって 振 動 しているものの, 上 部 では 振 動 の 増 幅 現 象 が 発 生 しているものと 推 察 される このように 抵 抗 板 の 向 きが 異 なることで, 耐 震 性 能 に 違 いが 出 ることが 分 かる 振 動 方 向 に 対 して 抵 抗 板 を 平 行 に 設 置 するということは, 実 際 に は 奥 行 き 方 向 の 地 震 動 を 想 定 していることになる 抵 抗 板 を 設 置 することにより,ブロックの 前 後 方 向 ほどではないが, 奥 行 き 方 向 にもかなりの 耐 震 性 が 期 待 できることを 示 唆 しているものと 考 えられる 3.3 空 積 みブロックの 変 形 に 及 ぼす 抵 抗 板 の 表 面 粗 度 の 影 響 空 積 みブロックの 加 速 度 応 答 に 及 ぼす 抵 抗 板 の 表 面 粗 度 の 影 響 について,Case 4 と 5 として 調 べた 図 -3.4 にCase 4, 図 -3.5 にはCase 5 の 入 力 周 波 数 が 4.5Hzの 結 果 について,それぞれ 示 す 双 方 とも 入 力 加 速 度 に 比 べて 応 答 加 速 度 が 1cm/s 2 程 度 大 きく 増 幅 していることが 分 かる ただし,Case 5 の 鉄 板 1 枚 では, 位 相 のずれが.5 秒 程 度 みられ,ブロック 全 体 として 破 壊 に 近 づいていることが 分 かる 対 照 的 にCase 4 では 位 相 のずれは 見 られない これらの 結 果 より, 抵 抗 板 は 中 込 材 に 対 してある 程 度 の 厚 さ がある 方 が 耐 震 性 向 上 に 寄 与 することが 分 かった また 図 -3.2b)と 図 -3.4 を 比 較 すると,ほぼ 等 しい 波 形 を 示 していることから, 今 回 の 方 法 によって 表 面 粗 度 を 向 上 させても, 加 速 度 応 答 や 位 相 のずれに はあまり 影 響 がないことが 明 らかになった 3.4 空 積 みブロックの 変 形 に 及 ぼす 入 力 周 波 数 と 入 力 加 速 度, 応 答 加 速 度, 及 び 位 相 差 の 関 係 1,6 1,4 1,2 1, 木 + 鉄 板, 直 角, 滑 図 -3.7 入 力 周 波 数 と 加 速 度 および 位 相 差 の 関 係 ( 抵 抗 板 有 り; 木 + 鉄 板, 直 角, 滑 ) 1,6 1,4 1,2 1, 木 + 鉄 板, 平 行, 滑 図 -3.8 入 力 周 波 数 と 加 速 度 および 位 相 差 の 関 係 ( 抵 抗 板 有 り; 木 + 鉄 板, 平 行, 滑 ) 1,6 1,4 1,2 1, 木, 直 角, 粗 図 -3.9 入 力 周 波 数 と 加 速 度 および 位 相 差 の 関 係 ( 抵 抗 板 有 り; 木, 直 角, 粗 ) 1,6 1,4 抵 抗 板 なし.6.5 1,6 1,4 鉄 板 1 枚, 直 角, 粗.6.5 1,2 1, ,2 1, 図 -3.6 入 力 周 波 数 と 加 速 度 および 位 相 差 の 関 係 ( 抵 抗 板 なし) 図 -3.1 入 力 周 波 数 と 加 速 度 および 位 相 差 の 関 係 ( 抵 抗 板 有 り; 鉄 板 1 枚, 直 角, 粗 ) 84

7 向 谷 光 彦 他 : 抵 抗 板 を 設 置 した 空 積 みブロック 模 型 の 地 震 時 加 速 度 応 答 特 性 に 関 する 一 考 察 上 記,3.1~3.3 の 考 察 と 表 示 していなかった 実 験 結 果 を 加 え, 入 力 周 波 数 と 入 力 加 速 度, 応 答 加 速 度, 及 び 位 相 差 の 関 係 について 総 合 的 な 検 討 を 加 える 図 -3.6~3.1 には, 各 条 件 下 における 入 力 周 波 数 と 入 力 加 速 度, 応 答 加 速 度, 及 び 位 相 差 の 関 係 につ いてまとめたものである 図 -3.7~3.1 より,いず れの 条 件 においても 抵 抗 板 を 設 置 すると 4.Hz では 入 力 加 速 度 と 応 答 加 速 度 が 等 しく, 位 相 差 も 見 られ ないことから,ブロックが 抵 抗 板 とともに 基 礎 地 盤 と 強 固 に 一 体 化 していることが 分 かる 図 -3.6 の 抵 抗 板 なしの 結 果 から, 入 力 周 波 数 が 3.Hz において, 既 に 応 答 加 速 度 が 入 力 加 速 度 を 上 回 って, 増 幅 して いることが 分 かる 4.まとめ 小 型 振 動 台 を 用 いて, 様 々な 条 件 における 抵 抗 板 を 設 置 した 空 積 みブロック 模 型 土 槽 を 作 成 し,その 地 震 時 加 速 度 応 答 特 性 に 及 ぼす 影 響 について 検 討 した 得 られた 結 論 は, 以 下 のとおりである 1) 空 積 みブロックの 変 形 に 及 ぼす 抵 抗 板 設 置 の 影 響 について 検 討 し, 抵 抗 板 が 無 ければ 入 力 周 波 数 ; 3.Hz, 実 際 の 入 力 加 速 度 ;5cm/s 2 程 度 で 既 に 15 cm/s 2 の 応 答 加 速 度 の 増 幅 が 見 られる 一 方, 抵 抗 板 を 設 置 することで 入 力 周 波 数 ;4.Hz, 実 際 の 入 力 加 速 度 ;7cm/s 2 程 度 までは 応 答 加 速 度 の 増 幅 や 位 相 のずれは 見 られない 入 力 周 波 数 ;4.5Hz, 実 際 の 入 力 加 速 度 ;9cm/s 2 程 度 において,はじめて 1 cm/s 2 の 応 答 加 速 度 の 増 幅 が 見 られるものの, 位 相 のずれ は 無 かった これらの 結 果 より, 空 積 みブロックに 抵 抗 板 を 設 置 することで, 抵 抗 板 の 無 い 空 積 みブロ ックと 比 較 して, 耐 震 性 が 高 いことが 明 らかになっ た 2) 空 積 みブロックの 加 速 度 応 答 に 及 ぼす 抵 抗 板 の 設 置 方 向 の 影 響 について 検 討 し, 振 動 方 向 に 直 角 に 設 置 したものだけでなく 平 行 に 設 置 したものについ ても,ある 程 度 の 耐 震 性 を 有 することが 分 かった 従 来, 擁 壁 の 地 震 時 安 定 性 については, 擁 壁 の 前 後 方 向 のみが 議 論 されてきた 今 回 新 たな 試 みとして 擁 壁 に 対 して 奥 行 き 方 向 の 安 定 性 にも 検 討 を 加 えた これらの 結 果 から, 擁 壁 の 現 実 的 な 耐 震 性 評 価 を 実 験 的 に 明 らかにできる 可 能 性 があることを 示 唆 した 3) 空 積 みブロックの 変 形 に 及 ぼす 抵 抗 板 の 表 面 粗 度 の 影 響 について 検 討 し, 抵 抗 板 の 表 面 粗 度 は 加 速 度 応 答 特 性 には, 影 響 を 及 ぼさないことが 明 らかに なった なお, 抵 抗 板 の 厚 さは 中 込 材 の 粒 径 に 対 し てある 程 度 の 厚 さを 有 する 方 が 効 果 的 であることが 分 かった 参 考 文 献 1) 向 谷 光 彦, 末 松 吉 生, 水 越 睦 視, 乃 村 智 子, 岡 崎 芳 行 : 抵 抗 板 を 設 置 した 空 積 みブロックの 動 的 変 形 特 性, 香 川 高 等 専 門 学 校 研 究 紀 要,4 号, pp , ) 橋 本 彰 博, 安 福 規 之, 末 松 吉 生, 小 松 利 光 : 抵 抗 板 を 有 する 空 積 みブロック 構 造 の 滑 動 抵 抗 とその 評 価, 公 益 社 団 法 人 地 盤 工 学 会 中 国 支 部 論 文 報 告 集, 地 盤 と 建 設,Vol. 3,No. 1,pp ,212. 3) 渕 靖 文, 長 友 克 寛, 松 山 哲 也, 松 原 三 郎 :ブロ ック 積 み 擁 壁 模 型 の 動 的 安 定 性 に 及 ぼす 背 面 土 の 影 響, 土 木 学 会 四 国 支 部 技 術 研 究 発 表 会 講 演 概 要 集, 12 巻,6 号,pp ,26. 4) 渕 靖 文, 長 友 克 寛, 松 山 哲 也 :ブロック 積 擁 壁 の 連 結 法 が 動 的 挙 動 に 与 える 影 響,コンクリ-ト 工 学 年 次 論 文 集,Vol. 29,No. 3,pp ,27. 85

香 川 高 等 専 門 学 校 研 究 紀 要 4(2013) 2. 試 料, 実 験 装 置, 実 験 の 概 要 模 型 は 木 製 で 作 成 し, 中 詰 材 ( 礫 5mm 以 下 )は 現 場 での 1/10 スケールをそれぞれ 想 定 している 模 型 にはコンクリートと 比 重 を

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