新たな液状化解析ツールを大成建設が開発 液状化対策工法や基礎構造の検討が可能に：防災

大成建設とアーク情報システムは、新たな液状化解析ツールを開発し、3次元非線形時刻歴応答解析プログラム「TDAPIII」に実装した。地盤の剛性低下や地下水の排出で生じる地盤変形を解析する。

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　大成建設とアーク情報システムは2024年6月5日、新たな液状化解析ツールを開発し、3次元非線形時刻歴応答解析プログラム「TDAPIII」に実装したと発表した。

　TDAPIIIは、土木・建築分野に特化したモデルが数多く実装されている3次元FEM解析プログラム。地震前の条件設定に必要な解析から地震に伴う挙動を、時々刻々追跡する解析まで、一連の解析が可能になる。

複雑な地層構成の地盤や高周波数成分を含む地震動に適用可

　液状化による被害は、地震の揺れによる地盤の剛性低下と、地下水の排出で生じる地盤変形に起因する。そのため、液状化に伴う地盤変形のメカニズムを解析プログラムを用いて忠実に再現することが重要となっている。

液状化に伴う地盤の変形のメカニズム　出典：大成建設プレスリリース

　解析ツールは、液状化が懸念される密度や透水性が異なる地層が複雑に堆積した地盤でも、地震発生から地震後までの一連の地下水の動きをより細かく表現できる解析手法を採用した。液状化の要因となる地盤の剛性低下や地下水の排出で生じる地盤変形を精緻に解析できる。

　また、従来の液状化解析プログラムでは困難だった、高周波数成分を含んだ地震動による地下水の動きも再現。地盤の変状を適切に評価できるため、より効果的な液状化対策に寄与する。

　TDAPIIIは、構造物の仕様や形状などに合わせたさまざまなモデルを備えている。今回開発した解析ツールと併せて用いることで、液状化に伴う構造物の複雑な挙動が解析可能となる。構造物の損傷度なども評価できるため、基礎構造や対策工の合理化につながる。

　解析結果は立体的に表示し、地盤の変位や構造物の安全性、地下水の圧力分布などを3次元で把握し。液状化が発生するエリアや構造物の損傷度、対策工の効果などを容易に確認できる。

　両社は、上部構造物とそれを支持する杭を模した遠心模型実験を比較することで、同解析ツールの精度を検証した。その結果、シミュレーション解析により、実験で測定した液状化による地下水の圧力、杭の曲げなどの挙動を忠実に再現できることを確認している。

杭基礎を設置した遠心模型実験とシミュレーション解析の比較　出典：大成建設プレスリリース

　今後は、臨海部の高層建物や湾岸域に立地するエネルギープラントなど、さまざまな施設や構造物への同解析ツールの活用を図る。また、解析プログラムの高度化、解析モデルの大規模化への対応といった取り組みも進める。