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強震動予測手法に用いる ベンチマークテスト その 1 ：概要

強震動予測手法に用いる ベンチマークテスト その 1 ：概要. ○ 久田嘉章（工学院大学） 青井 真（防災科学技術研究所） 加藤研一（鹿島建設）、早川 崇（清水建設） 川辺秀憲・釜江克宏・上林宏敏（京都大学） 永野正行（東京理科大学）、吉村智昭（大成建設） 境 有紀（筑波大学）. 背景：強震動予測結果のばらつき 想定南海地震による長周期地震動評価例. 最大速度 (cm/s) 60.8 37.9 28.4 22.5 27.6. 釜江波 2 鶴来波 関口波 1 関口波 8 関口波 18. 釜江波 2. 鶴来波. 関口波 18. 関口波 8.

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強震動予測手法に用いる ベンチマークテスト その 1 ：概要

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Presentation Transcript

  1. 強震動予測手法に用いるベンチマークテストその1：概要強震動予測手法に用いるベンチマークテストその1：概要 ○久田嘉章（工学院大学） 青井 真（防災科学技術研究所） 加藤研一（鹿島建設）、早川 崇（清水建設） 川辺秀憲・釜江克宏・上林宏敏（京都大学） 永野正行（東京理科大学）、吉村智昭（大成建設） 境 有紀（筑波大学）

  2. 背景：強震動予測結果のばらつき想定南海地震による長周期地震動評価例背景：強震動予測結果のばらつき想定南海地震による長周期地震動評価例 最大速度(cm/s) 60.8 37.9 28.4 22.5 27.6 釜江波2 鶴来波 関口波1 関口波8 関口波18 釜江波2 鶴来波 関口波18 関口波8 関口波1 疑似速度応答スペクトル（NS成分） 速度波形（NS成分） 永野・吉村「長周期地震動と建築物の耐震性」日本建築学会（2007） 大阪：KiK-Net 此花 → レシピに準拠しているが、異なる震源・伝播・サイト地盤モデル・手法

  3. はじめに • 強震動予測手法が発展・実用化 • 様々は計算コードはあるが、実例やマニュアルの不備など、実務者には容易に使いこなせない • 同じ対象の地震・観測点でも結果のバラつきが大きい場合があり、実務者に信頼されていない • ベンチマークテストの必要性あり： 　既往の研究、SCEC/PEER（数値解析手法：Day他、2000, 2003）、The SPICE Code Validation、‥ • 計算コード・実例・マニュアルなどの公開

  4. 研究の目的 • 代表的な強震動計算手法（理論・数値・統計的手法）によるベンチマークテスト実施： 　　単純モデル(2009)→複雑なモデル(2010) 　　結果公開(2009, 2010)→予測手法チェックのための標準的なモデルへ • ブラインド・プレディクション（2011） 　地殻内地震（小中地震）、海溝型巨大地震 • 強震動のばらつき等が建物に及ぼす影響 • 使用コード・実例・マニュアルの公開（2011）

  5. 2009・2010年度ベンチマークテスト（代表的な３手法、２段階ステップ）2009・2010年度ベンチマークテスト（代表的な３手法、２段階ステップ） ○３つの代表的な強震動計算手法： 　・理論的手法（波数積分法、離散化波数法、薄層法など） 　・数値解析手法（差分法、有限要素法など） 　・統計的グリーン関数法に代表される統計的手法 ○単純なモデルによる２段階ステップ： 　・点震源と単純地盤：ステップ１（締切：2009/9/30-10/14） 　・面震源と単純地盤：ステップ２（締切：2009/12/11-12/25） 　・点震源と複雑地盤：ステップ３（締切：2010/9/1） 　・面震源と複雑地盤：ステップ４（締切：2010/11/1） ○HPによる公開・結果の募集： http://kouzou.cc.kogakuin.ac.jp/benchmark/index.htm ○結果比較の例を紹介 今回の発表 （講演論文は ステップ２まで）

  6. 理論的手法：ステップ１（２００９年度） • 担当：永野（東京理科大）、久田（工学院大） Vs=2000 m/sQ=40f Vs=3464 m/s Q=70f モーメントレイト関数 （指数関数、T=0.1秒） 座標系と２層地盤・点震源モデル（Day他、2000）

  7. 理論的手法：ステップ２（２００９年度） Vs=2000 m/s ６ｘ６ｋｍ２ Vs=3464 m/s ４ｘ８ｋｍ２ 横ずれ断層モデル（Ｔ２１：左）と逆断層モデル（Ｔ２２：右）（Day他、2000）

  8. 理論的手法：ステップ３・４（２０10年度） • 工学的基盤までの４層地盤を考慮（Vs=3464, 2000, 1000, 400 m/s震源時間関数をガウス型関数（その３）、中村・宮武関数（その４） • 破壊伝播のランダムな揺らぎを考慮（その４） • 地表震源（その３）、地表断層（その４）を考慮 • ） →参加５チーム：波数積分法２、離散化波数法２、薄層法１→（その２）で発表

  9. 数値解析手法：課題（ステップ１・２：2009年度）数値解析手法：課題（ステップ１・２：2009年度） ・担当：吉村（大成建設）、永野（理科大）、青井（防災科学技研）、川辺・上林（京大）、早川（清水建設） ・震源モデル・地盤モデルは理論的手法と同じ。但し観測点は±１０ｋｍ ・5 Hzまで精度確保(標準グリッドサイズを指定) ・X・Y方向は±15km、Z方向は17 kmに吸収境界を設ける（標準モデル）。スポンジゾーン（高減衰領域）を併用する場合は外側に設ける。 出力点は10km以内 （＋－側有り）

  10. 数値解析手法：課題（ステップ３・４：2010年度）数値解析手法：課題（ステップ３・４：2010年度） ・震源モデル・地盤モデルは理論的手法と同じ。 Ｎ３３：対称盆地モデル 震源：盆地角点直下 基盤：Vs=3426 m/s 堆積層：Vs=1000 m/s Ｎ３１ 震源Ａ Ｎ３２ 震源Ｂ →参加７チーム：３D-FDM５、３D-FEM１、Aki-Larner法１→（その３）

  11. 統計的グリーン関数法:ステップ１・２（2009年度）統計的グリーン関数法:ステップ１・２（2009年度） ・担当：加藤(鹿島), 川辺・釜江(京大), 吉村(大成), 久田(工学院大) ・震源・地盤モデルは理論的手法とほぼ同じ。但し、小地震の震源モデルはBoore(1983)を用い、波動は遠方近似ＳＨ波のみ使用する。震源・波形パラメータ（fc、Δσ、fmax・・）は全て指定。放射係数は0.63で一定。 ・波形合成は横井・入倉（1991）による。S23では破壊伝播のランダム性を考慮する。 ・２層地盤モデルでは、基盤入射波を求め、１次元重複反射理論による地盤増幅率を乗じる。 ・S10では乱数を指定、その他は最適と思われる３波形（１成分）を提出。

  12. 統計的グリーン関数法:ステップ３・４(2010年度)統計的グリーン関数法:ステップ３・４(2010年度) ・震源・地盤モデルは理論的手法・およびステップ１・２とほぼ同じ。但し、波動はSH波に加え、SV波も考慮し、乱数は２成分で変える。震源モデルの放射係数はPitarka et al. (2000)による振動数・射出角依存とする。 ・２層地盤モデルでは基盤入射波を求め、斜め入射も考慮して１次元重複反射理論による地盤増幅率を乗じる（S32以降）。 ・最適と思われる３波形（３成分）を提出。 :参加６チーム→(その４)で発表

  13. おわりに • 代表的な強震動予測手法である理論的手法、統計的グリーン関数法、数値解析手法によるベンチマークテストを実施中。 • 2009年度は単純な震源・地盤モデルで、2010年度はより現実的な地盤モデルで実施。参加者による結果は、ほぼ同等な値を得ているが、様々な注意点が明らかとなった。 • より詳細な検討が必要→（その２～４） • 2011度はブラインドプレディクションを実施し、かつ結果のばらつきが建物に及ぼす影響などを調査する。 • より詳細は下記ホームページで公開している。 http://kouzou.cc.kogakuin.ac.jp/benchmark/index.htm

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