JP7344848B2 - Sheared soil tank for model vibration experiments - Google Patents

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Description

本発明は、振動台上に模型地盤を設置して行う振動実験において、模型地盤を収納する模型振動実験用せん断土槽に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a sheared soil tank for model vibration experiments that stores model soil in vibration experiments conducted by installing the model soil on a shaking table.

地盤の地震時挙動を再現するための試験装置として、せん断土槽がある。せん断土槽は、振動台上に設けられた底版と、底版上にローラーを介して積層された複数の枠体とを備えている(例えば、特許文献1参照)。また、特許文献2には、振動台上に積層された複数の枠体の外周にローラー形式の走行ベアリングを設け、走行ベアリングを走行自在に保持する柱状部材により枠体を支持する模型振動実験用せん断土槽が開示されている。さらに、特許文献3には、加振方向に摺動自在な複数の枠体をベース上に重ねて配置し、この枠体を挟んで対向する一対の壁体で枠体を支持する模型振動実験用せん断土槽が開示されている。このようなせん断土槽を構成する枠体は、同一の平面形状で、かつ、同一の断面形状を有したものを使用するのが一般的である。また、底版は、中空部の無い無垢板で構成されることが多い。
ところで、振動台に積載される重量に制限があるため、より大きな容量の地盤模型を取り扱うためには、せん断土槽を軽量化する必要がある。
A sheared soil tank is used as a test device to reproduce the behavior of the ground during an earthquake. The sheared soil tank includes a bottom plate provided on a vibrating table and a plurality of frames stacked on the bottom plate via rollers (for example, see Patent Document 1). In addition, Patent Document 2 describes a model vibration experiment in which a roller-type running bearing is provided on the outer periphery of a plurality of frames stacked on a vibration table, and the frame is supported by a columnar member that holds the running bearing so that it can run freely. A sheared soil tank is disclosed. Furthermore, Patent Document 3 describes a model vibration experiment in which a plurality of frames that are slidable in the vibration direction are stacked on a base, and the frames are supported by a pair of opposing walls with the frames in between. A sheared soil tank for use is disclosed. The frames constituting such a sheared soil tank are generally of the same planar shape and the same cross-sectional shape. Further, the bottom plate is often composed of a solid board without a hollow part.
By the way, since there is a limit to the weight that can be loaded on the shaking table, it is necessary to reduce the weight of the sheared soil tank in order to handle a larger capacity ground model.

特開2018-31628号公報JP2018-31628A 特開平5-281081号公報Japanese Patent Application Publication No. 5-281081 特開2001-74591号公報Japanese Patent Application Publication No. 2001-74591

本発明は、加振性能を変更することなく、せん断土槽の軽量化を可能とし、その結果、より大きな地盤模型を取り扱うことを可能とした模型振動実験用せん断土槽を提案することを課題とする。 An object of the present invention is to propose a sheared soil tank for model vibration experiments that allows the weight of the sheared soil tank to be reduced without changing the excitation performance, and as a result, makes it possible to handle larger ground models. shall be.

発明者らは、模型振動実験用せん断土槽として、軽量化するために地盤模型を囲む(せん断土槽を構成する)複数の枠体において上部側に縦断面積が小さい枠体を設置する、或いは、底版に中空部を設ける、または、前記の枠体の縦断面積を小さくし、かつ底版に中空部を有することで、加振装置の加振性能を変更することなく、せん断土槽を大型化できる点に着眼して、本発明に至った。
このような課題を解決する本発明の模型振動実験用せん断土槽は、振動台上に設置される底版と、前記底版上に平面視枠状に設置される、内側面が面一になるように積層化された複数の枠体とを備えるものである。この模型振動実験用せん断土槽は、前記底版上に設置される複数の前記枠体である複数の第一枠体で構成される第一枠体部と、前記第一枠体部の上方に設置される複数の前記枠体である複数の第二枠体で構成される第二枠体部と、を備えており、前記複数の第二枠体は、全て一様な縦断面積または、上方に向かうにしたがって小さくなる縦断面積を有していて、かつ、前記第一枠体よりも小さい縦断面積を有している。
せん断土槽に作用する水平方向の土圧は、浅くなるにつれ、連続的に小さくなるため、上下に積層される複数の枠体の剛性・強度を、下側に位置する枠体のものよりも小さくすることができる。例えば、枠体の断面積を下側に隣接する他の枠体よりも小さい断面積にすると、枠体の変形を抑えつつ軽量化を図ることができる。こうすることで、より大きなせん断土槽を形成することが可能となり、ひいては、より大きなボリュームの地盤模型による振動実験が可能となる。具体的には、せん断土槽の容量が大きくなれば、より広い範囲の地盤を模擬でき、その結果、実情により近い動的な地盤特性を再現することができる。
また、前記第二枠体部を、全て一様な縦断面積を有する複数の前記枠体、または、上方に行くにしたがって縦断面積が小さくなる複数の前記枠体により構成することで、せん断土槽の軽量化を図ることが可能となる。なお、本明細書では、枠体が第一枠体部と、前記第一枠体部の上方に設置される第二枠体部とで構成されると定義したが、第一枠体部と第二枠体部は同一断面積を有する部材で構成してもよい。
前記底版が中空部を有していれば、密実な部材からなる底版に比べて軽量である。そのため、より大きなせん断土槽を形成することが可能となり、ひいては、より大きなボリュームの地盤模型による振動実験が可能となる。
The inventors installed a frame with a small vertical cross-sectional area on the upper side of a plurality of frames surrounding the ground model (constituting the sheared soil tank) to reduce weight as a sheared soil tank for model vibration experiments, or By providing a hollow part in the bottom plate, or by reducing the vertical cross-sectional area of the frame and having a hollow part in the bottom plate, it is possible to increase the size of the sheared soil tank without changing the vibration performance of the vibration device. The present invention was developed by focusing on the points that can be made.
The sheared soil tank for model vibration experiments of the present invention that solves these problems has a bottom plate installed on a shaking table and an inner surface installed in a frame shape in a plan view on the bottom plate so that they are flush with each other. and a plurality of laminated frames. This sheared soil tank for model vibration experiments includes a first frame part that is composed of a plurality of first frames that are installed on the bottom slab, and a first frame part that is installed above the first frame part. a second frame body section configured of a plurality of second frame bodies, which are the plurality of frame bodies to be installed, and the plurality of second frame bodies all have a uniform vertical cross-sectional area , or It has a vertical cross-sectional area that decreases toward the top, and has a vertical cross-sectional area that is smaller than the first frame.
The horizontal earth pressure acting on the sheared soil tank decreases continuously as it becomes shallower. Can be made smaller. For example, by making the cross-sectional area of the frame body smaller than that of other frames adjacent to the lower side, weight reduction can be achieved while suppressing deformation of the frame body. By doing this, it becomes possible to form a larger sheared soil tank, which in turn enables vibration experiments using a ground model with a larger volume. Specifically, if the capacity of the sheared soil tank is increased, a wider range of ground can be simulated, and as a result, dynamic ground characteristics closer to the actual situation can be reproduced.
In addition, by configuring the second frame portion from a plurality of frames that all have a uniform vertical cross-sectional area, or a plurality of frames whose vertical cross-sectional area becomes smaller toward the top, the sheared soil tank It becomes possible to achieve weight reduction. Note that in this specification, the frame body is defined as being composed of a first frame body part and a second frame body part installed above the first frame body part, but the first frame body part and the second frame body part are The second frame body portion may be constructed of members having the same cross-sectional area.
If the bottom plate has a hollow portion, it is lighter than a bottom plate made of a solid member. Therefore, it becomes possible to form a larger sheared soil tank, which in turn enables vibration experiments using a ground model with a larger volume.

本発明の模型振動実験用せん断土槽によれば、せん断土槽の軽量化が可能となり、ひいては、より大きなボリュームの地盤模型を取り扱うことが可能となる。 According to the sheared soil tank for model vibration experiments of the present invention, it becomes possible to reduce the weight of the sheared soil tank, and in turn, it becomes possible to handle a ground model with a larger volume.

模型振動実験用せん断土槽の一例を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an example of a sheared soil tank for model vibration experiments. 第一実施形態の模型振動実験用せん断土槽を示す断面図である。It is a sectional view showing a sheared soil tank for model vibration experiments of the first embodiment. 底版を示す図であって、(a)は平面図、(b)は断面図である。It is a figure which shows a bottom plate, Comprising: (a) is a top view, (b) is a sectional view. 模型振動実験用せん断土槽に作用する水平方向の土圧の例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of horizontal earth pressure acting on a sheared earth tank for model vibration experiments. 第二実施形態の模型振動実験用せん断土槽を示す図であって(a)は断面図、(b)枠体の一部を示す拡大断面図である。It is a figure which shows the sheared soil tank for model vibration experiments of 2nd embodiment, (a) is sectional drawing, (b) is an enlarged sectional view which shows a part of frame. 他の形態に係る模型振動実験用せん断土槽の底版を示す図であって、(a)は平面図、(b)は断面図である。It is a figure which shows the bottom plate of the sheared soil tank for model vibration experiments based on another form, Comprising: (a) is a top view, (b) is a sectional view. その他の形態に係る模型振動実験用せん断土槽の底版を示す図であって、(a)は平面図、(b)は断面図である。It is a figure which shows the bottom plate of the sheared soil tank for model vibration experiments based on other forms, Comprising: (a) is a top view, (b) is a sectional view.

本発明は、地盤模型を囲む(せん断土槽を構成する)複数の枠体において、上部側に縦断面積が小さい枠体を設置する形態、底版に中空部を設ける形態、または、前記の枠体の縦断面積を小さくし、かつ底版に中空部を有する形態による模型振動実験用せん断土槽である。
<第一実施形態>
本実施形態では、地盤の地震時挙動を再現するための試験装置として使用される模型振動実験用せん断土槽1について説明する。本実施形態の模型振動実験用せん断土槽1は、底版2および枠体3を軽量かつ必要十分な剛性および強度を有するものとすることで、模型振動実験用せん断土槽1を軽量化し、遠心載荷実験装置や振動台実験装置で加振可能な範囲内で最大限に大型化を図るものとする。
図1は、模型振動実験用せん断土槽1を示す斜視図、図2は第一実施形態の模型振動実験用せん断土槽1の断面図(図1のA-A断面図)である。図1に示すように、模型振動実験用せん断土槽1は、振動台(図示省略)上に設置される底版2と、底版2上に積層された複数の枠体3,3,…と、せん断土槽の加振方向、または当該せん断土槽の長辺方向に枠体3を支持する支持部材4とを備えている。また、加振時にせん断土槽を囲む枠体3の想定外の移動を阻止するために、枠体3の支持部材4が設置されていない側面に対して、フェイルセーフ用のストッパー6を設けた。模型振動実験用せん断土槽1は、底版2に積層された複数の枠体3,3,…の内側にメンブレンを設置した状態で、内部に地盤模型を形成した後、遠心載荷実験装置や振動台実験装置により加振する。
The present invention relates to a plurality of frames surrounding a ground model (constituting a sheared soil tank), in which a frame with a small vertical cross-sectional area is installed on the upper side, in which a hollow part is provided in the bottom plate, or in the above-mentioned frame. This is a sheared soil tank for model vibration experiments with a small vertical cross-sectional area and a hollow part in the bottom plate.
<First embodiment>
In this embodiment, a sheared soil tank 1 for model vibration experiments will be described, which is used as a test device for reproducing the behavior of the ground during an earthquake. The sheared soil tank 1 for model vibration experiments of this embodiment has a bottom plate 2 and a frame 3 that are lightweight and have sufficient rigidity and strength, thereby reducing the weight of the sheared soil tank 1 for model vibration experiments, and The size shall be maximized within the range that can be excited by the loading test equipment and shaking table test equipment.
FIG. 1 is a perspective view showing a sheared soil tank 1 for model vibration experiments, and FIG. 2 is a sectional view (AA sectional view in FIG. 1) of the sheared soil tank 1 for model vibration experiments of the first embodiment. As shown in FIG. 1, the sheared soil tank 1 for model vibration experiments includes a bottom plate 2 installed on a shaking table (not shown), and a plurality of frames 3, 3,... stacked on the bottom plate 2. It includes a support member 4 that supports the frame 3 in the vibration direction of the sheared soil tank or in the long side direction of the sheared soil tank. In addition, in order to prevent unexpected movement of the frame 3 surrounding the sheared soil tank during vibration, a fail-safe stopper 6 is provided on the side of the frame 3 where the support member 4 is not installed. . The sheared soil tank 1 for model vibration experiments is constructed with a membrane installed inside a plurality of frames 3, 3, ... stacked on a bottom plate 2, and after forming a soil model inside, a centrifugal loading experiment device and vibration Vibration is performed using a bench experimental device.

図3(a)は底版2の平面図、図3(b)は底版2の断面図である。図3(a)に示すように、底版2は平面視長方形状を呈している。本実施形態の底版2は、複数の中空部21,21,…を有している。中空部21は、枠体3により囲まれた領域の下方に形成されている(図2参照)。すなわち、中空部21は、底版2の中央部に形成されており、底版2の縁部には中空部21は形成されていない。本実施形態では、底版2の長手方向に間隔をあけて並設された中空部21の列が短手方向に間隔をあけて複数列並設されている。本実施形態の中空部は、図3(a)および(b)に示すように、直方体状を呈している。 3(a) is a plan view of the bottom plate 2, and FIG. 3(b) is a sectional view of the bottom plate 2. As shown in FIG. 3(a), the bottom plate 2 has a rectangular shape in plan view. The bottom plate 2 of this embodiment has a plurality of hollow parts 21, 21, . The hollow portion 21 is formed below the area surrounded by the frame 3 (see FIG. 2). That is, the hollow part 21 is formed in the center part of the bottom plate 2, and the hollow part 21 is not formed in the edge part of the bottom plate 2. In this embodiment, a plurality of rows of hollow portions 21 are arranged in parallel at intervals in the longitudinal direction of the bottom plate 2 at intervals in the lateral direction. The hollow portion of this embodiment has a rectangular parallelepiped shape, as shown in FIGS. 3(a) and 3(b).

枠体3は、図1に示すように平面視矩形状を呈している。枠体3は、角パイプ状の部材を枠状に設置することにより形成されている。本実施形態の模型振動実験用せん断土槽1は、図2に示すように、底版2上に設置される複数(本実施形態では四つ)の枠体3,3,…で構成される第一枠体部31と、第一枠体部31の上方に設置される複数(本実施形態では四つ)の枠体3,3,…で構成される第二枠体部32とを備えている。枠体3は、底版2上において、内側面が面一になるように積み重ねられている。すなわち、複数の枠体3は、枠体により囲まれた空間の面積が同一となるように形成されている。一方、第二枠体部32を構成する枠体3の外幅(外形状)は、第一枠体31を構成する枠体3の外幅(外形状)よりも小さい。すなわち、第二枠体部32を構成する枠体3は、第一枠体部31を構成する枠体3よりも小さい縦断面積を有している。本実施形態では、第二枠体部32の枠体3の断面積を第一枠体部31の枠体3の断面積よりも小さくことで、枠体3の変形を抑えつつ軽量化を図る。
ここで、図4は、模型振動実験用せん断土槽1に作用する水平方向の土圧Pの例を示す模式図である。図4に示すように、模型振動実験用せん断土槽1(枠体3)に作用する水平方向の土圧Pは、浅くなるほど(上に行くほど)小さくなるため、上部の枠体3は下部の枠体3よりも断面積を小さくして、剛性・強度を小さくすることができる。
The frame body 3 has a rectangular shape in plan view, as shown in FIG. The frame body 3 is formed by installing square pipe-like members in a frame shape. As shown in FIG. 2, the sheared soil tank 1 for model vibration experiments of this embodiment is composed of a plurality of (four in this embodiment) frames 3, 3, . . . installed on a bottom plate 2. It includes one frame body part 31 and a second frame body part 32 configured of a plurality of (four in this embodiment) frame bodies 3, 3, . . . installed above the first frame body part 31. There is. The frame bodies 3 are stacked on the bottom plate 2 so that their inner surfaces are flush with each other. That is, the plurality of frames 3 are formed so that the area of the space surrounded by the frames is the same. On the other hand, the outer width (outer shape) of the frame 3 constituting the second frame portion 32 is smaller than the outer width (outer shape) of the frame 3 constituting the first frame 31 . That is, the frame 3 forming the second frame section 32 has a smaller vertical cross-sectional area than the frame 3 forming the first frame section 31. In this embodiment, by making the cross-sectional area of the frame 3 of the second frame part 32 smaller than the cross-sectional area of the frame 3 of the first frame part 31, weight reduction is achieved while suppressing deformation of the frame 3. .
Here, FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the horizontal earth pressure P acting on the sheared earth tank 1 for model vibration experiments. As shown in Figure 4, the horizontal earth pressure P acting on the sheared soil tank 1 (frame body 3) for model vibration experiments decreases as it becomes shallower (as it goes up), so the upper frame body 3 is lower than the lower frame body 3. The cross-sectional area can be made smaller than that of the frame body 3, and the rigidity and strength can be made smaller.

支持部材4は、枠体3を支持している。本実施形態では、図2に示すように、一対の支持部材4,4が、枠体3を挟んで対向するように、底版2の上面に立設されている。支持部材4は、全ての枠体3の高さの合計以上の長さを有した鋼材(例えば、溝形鋼)からなる。支持部材4は、枠体3の外面(枠体3の四つの外側面のうち、加振方向に平行な外側面)に当接していることで、枠体3を支持する。支持部材4の上部には、第二枠体部32の位置に対応して間詰部41が形成されている。間詰部41は、第一枠体部31の枠体3の厚さと第二枠体部32の枠体3の厚さとの差と同等の厚さを有しており、第二枠体部32の枠体3の外面に当接するように、支持部材4から突出している。間詰部41は支持部材4を構成する鋼材に一体に形成されていてもよいし、別部材(他の鋼材)を添接することにより形成してもよい。または、間詰部41を設けない場合もある。一対の支持部材4,4は、遠心載荷実験装置の加振方向に沿って間隔をあけて対峙しており、複数の枠体3との間にローラー(図示せず)を設置して枠体3を支持している。 The support member 4 supports the frame 3. In this embodiment, as shown in FIG. 2, a pair of support members 4, 4 are erected on the upper surface of the bottom plate 2 so as to face each other with the frame 3 in between. The support member 4 is made of steel (for example, channel steel) and has a length that is greater than the sum of the heights of all the frames 3. The support member 4 supports the frame 3 by being in contact with the outer surface of the frame 3 (the outer surface parallel to the excitation direction among the four outer surfaces of the frame 3). A filler portion 41 is formed at the upper portion of the support member 4 in correspondence with the position of the second frame portion 32 . The filler portion 41 has a thickness equivalent to the difference between the thickness of the frame 3 of the first frame portion 31 and the thickness of the frame 3 of the second frame portion 32. 32 protrudes from the support member 4 so as to come into contact with the outer surface of the frame 3. The filler portion 41 may be formed integrally with the steel material that constitutes the support member 4, or may be formed by attaching a separate member (another steel material). Alternatively, the filler portion 41 may not be provided. The pair of support members 4, 4 are opposed to each other at intervals along the excitation direction of the centrifugal loading experimental device, and rollers (not shown) are installed between the plurality of frames 3 to form the frame. I support 3.

本実施形態の模型振動実験用せん断土槽1によれば、底版2に中空部21が設けられているため、底版2の軽量化を図ることが可能となる。底版2が密実な部材である場合に比べて、同じ重量でもより大きな模型振動実験用せん断土槽1を形成することが可能となり、ひいては、より大きなボリュームの地盤模型による振動実験が可能となる。具体的には、せん断土槽の容量が大きくなれば、より広い範囲の地盤を模擬でき、その結果、実情により近い動的な地盤特性を再現することができる。 According to the sheared soil tank 1 for model vibration experiments of this embodiment, since the hollow part 21 is provided in the bottom plate 2, it is possible to reduce the weight of the bottom plate 2. Compared to the case where the bottom plate 2 is a solid member, it is possible to form a larger sheared soil tank 1 for model vibration experiments even with the same weight, and as a result, it is possible to conduct vibration experiments using a ground model with a larger volume. . Specifically, if the capacity of the sheared soil tank is increased, a wider range of ground can be simulated, and as a result, dynamic ground characteristics closer to the actual situation can be reproduced.

また、第二枠体部32の枠体3の断面積を第一枠体部31の枠体3の断面積よりも小さくしているため、模型振動実験用せん断土槽1のさらなる軽量化を図ることが可能である。従来のせん断土槽では、水平方向の土圧Pが最も大きい位置(最下段)の枠体3に必要な剛性・強度により全ての枠体3の断面形状を設定しているのに対し、本実施形態では、上方に位置する第二枠体部32の断面積を小さくすることで、模型振動実験用せん断土槽1の軽量化を図っている。こうすることで、より大きなせん断土槽を形成することが可能となり、ひいては、より大きなボリュームの地盤模型による振動実験が可能となる。
また、本実施形態では、支持部材4の上部側では枠体3と支持部材4との間に枠体3側に突出する間詰部41が形成されているため、第一枠体部31の枠体3よりも断面形状が小さい第二枠体部32の枠体3を支持できる。
In addition, since the cross-sectional area of the frame 3 of the second frame part 32 is made smaller than the cross-sectional area of the frame 3 of the first frame part 31, further weight reduction of the sheared soil tank 1 for model vibration experiments is achieved. It is possible to achieve this goal. In conventional sheared earth tanks, the cross-sectional shape of all the frames 3 is set according to the rigidity and strength required for the frame 3 at the position where the horizontal earth pressure P is greatest (lowest stage). In the embodiment, the weight of the sheared soil tank 1 for model vibration experiments is reduced by reducing the cross-sectional area of the second frame portion 32 located above. By doing this, it becomes possible to form a larger sheared soil tank, which in turn enables vibration experiments using a ground model with a larger volume.
Further, in this embodiment, since the filler portion 41 that protrudes toward the frame body 3 is formed between the frame body 3 and the support member 4 on the upper side of the support member 4, the first frame body portion 31 The frame body 3 of the second frame body portion 32 having a smaller cross-sectional shape than the frame body 3 can be supported.

<第二実施形態>
第二実施形態では、第一実施形態と同様に、地盤の地震時挙動を再現するための試験装置として使用される模型振動実験用せん断土槽1について説明する。本実施形態の模型振動実験用せん断土槽1は、底版2および枠体3を軽量、かつ必要十分な剛性および強度を有するものとすることで、模型振動実験用せん断土槽1を軽量化し、遠心載荷実験装置で加振可能な範囲内で最大限に大型化を図るものとする。
図5(a)は第二実施形態の模型振動実験用せん断土槽1の断面図である。図5に示すように、模型振動実験用せん断土槽1は、振動台(図示省略)上に設置される底版2と、底版2上に積層された複数の枠体3,3,…と、枠体3を支持する支持部材4とを備えている。なお、底版2の詳細は、第一実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
<Second embodiment>
In the second embodiment, similarly to the first embodiment, a sheared soil tank 1 for model vibration experiments, which is used as a test device for reproducing the behavior of the ground during an earthquake, will be described. The sheared soil tank 1 for model vibration experiments of the present embodiment has a bottom plate 2 and a frame 3 that are lightweight and have sufficient rigidity and strength, thereby reducing the weight of the sheared soil tank 1 for model vibration experiments. The size shall be maximized within the range that can be excited by the centrifugal loading experimental device.
FIG. 5(a) is a sectional view of a sheared soil tank 1 for model vibration experiments according to the second embodiment. As shown in FIG. 5, the sheared soil tank 1 for model vibration experiments includes a bottom plate 2 installed on a shaking table (not shown), and a plurality of frames 3, 3, ... stacked on the bottom plate 2. A support member 4 that supports the frame body 3 is provided. Note that the details of the bottom plate 2 are the same as those shown in the first embodiment, so a detailed explanation will be omitted.

枠体3は、図5(a)に示すように、平面視枠状の中空部材からなる。本実施形態の枠体3は、角鋼管を加工することにより枠状に形成されている。本実施形態の模型振動実験用せん断土槽1は、底版2上に設置される複数(本実施形態では四つ)の枠体3,3,…で構成される第一枠体部31と、第一枠体部31の上方に設置される複数(本実施形態では四つ)の枠体3,3,…で構成される第二枠体部32とを備えている。枠体3は、底版2上において、内側面および外側面が面一になるように積み重ねられている。すなわち、全ての枠体3は、同一の外形状(内幅および外幅が同一)を有している。図5(b)は第一枠体部31と第二枠体部32の境界部の枠体3を示す拡大断面図である。図5(b)に示すように、第二枠体部32の枠体3の内空面積は第一枠体部31の枠体3の内空面積よりも大きい。すなわち、第二枠体部32の枠体3は、第一枠体部31の枠体3よりも薄肉の角鋼管により構成されていることで、第一枠体部31を構成する枠体3よりも小さい縦断面積を有している。本実施形態の第二枠体部32を構成する複数の枠体3は、図5(a)に示すように、全て一様な縦断面積を有している。第二枠体部32の枠体3の断面積を第一枠体部31の枠体3の断面積よりも小さくことで、枠体3の変形を抑えつつ軽量化を図ることができる。 As shown in FIG. 5(a), the frame body 3 consists of a hollow member having a frame shape in plan view. The frame 3 of this embodiment is formed into a frame shape by processing a square steel pipe. The sheared soil tank 1 for model vibration experiments of this embodiment includes a first frame part 31 configured of a plurality of (four in this embodiment) frames 3, 3, . . . installed on the bottom slab 2; A second frame part 32 is provided above the first frame part 31 and is configured of a plurality of (four in this embodiment) frames 3, 3, . . . . The frame bodies 3 are stacked on the bottom plate 2 so that the inner and outer surfaces thereof are flush with each other. That is, all the frames 3 have the same outer shape (the inner width and the outer width are the same). FIG. 5(b) is an enlarged sectional view showing the frame 3 at the boundary between the first frame portion 31 and the second frame portion 32. As shown in FIG. As shown in FIG. 5(b), the inner space area of the frame 3 of the second frame part 32 is larger than the inner space area of the frame 3 of the first frame part 31. That is, the frame 3 of the second frame part 32 is made of a square steel tube that is thinner than the frame 3 of the first frame part 31, so that the frame 3 of the first frame part 31 is It has a smaller longitudinal cross-sectional area. The plurality of frames 3 constituting the second frame part 32 of this embodiment all have a uniform vertical cross-sectional area, as shown in FIG. 5(a). By making the cross-sectional area of the frame body 3 of the second frame body part 32 smaller than the cross-sectional area of the frame body 3 of the first frame body part 31, weight reduction can be achieved while suppressing deformation of the frame body 3.

支持部材4は、枠体3を支持している。本実施形態では、図5(a)に示すように、一対の支持部材4,4が、枠体3を挟んで対向するように、底版2の上面に立設されている。支持部材4は、全ての枠体3の高さの合計以上の長さを有した鋼材(例えば、溝形鋼)からなる。支持部材4は、枠体3の外面に当接していることで、枠体3を支持している。一対の支持部材4,4は、遠心載荷実験装置の加動方向に沿って間隔をあけて対峙しており、複数の枠体3で摺動可能に支持している。
図5(b)に示すように、枠体3同士の間にはローラー5が介設されている。ローラー5は、枠体3同士の摩擦抵抗を低減し、枠体3が地盤模型のせん断変形を妨げず柔軟に追従することを可能とする。なお、ローラー5は、枠体3と支持部材4との間にも介設する。
The support member 4 supports the frame 3. In this embodiment, as shown in FIG. 5(a), a pair of supporting members 4, 4 are erected on the upper surface of the bottom plate 2 so as to face each other with the frame 3 in between. The support member 4 is made of steel (for example, channel steel) and has a length that is greater than the sum of the heights of all the frames 3. The support member 4 supports the frame 3 by being in contact with the outer surface of the frame 3. The pair of support members 4, 4 face each other at intervals along the direction of application of the centrifugal loading experiment apparatus, and are supported slidably by the plurality of frames 3.
As shown in FIG. 5(b), rollers 5 are interposed between the frames 3. The rollers 5 reduce the frictional resistance between the frame bodies 3 and enable the frame body 3 to flexibly follow the shear deformation of the ground model without hindering it. Note that the roller 5 is also interposed between the frame 3 and the support member 4.

本実施形態の模型振動実験用せん断土槽1によれば、底版2に中空部21が設けられているため、底版2の軽量化を図ることが可能となる。底版2が密実な部材である場合に比べて、同じ重量でもより大きな模型振動実験用せん断土槽1を形成することが可能となり、ひいては、より大きなボリュームの地盤模型による振動実験が可能となる。模型振動実験用せん断土槽1の容量が大きくなれば、縮小模型体のサイズを実物により近い大きさにすることができ、その結果、実情により近い動的な地盤特性を再現することができる。 According to the sheared soil tank 1 for model vibration experiments of this embodiment, since the hollow part 21 is provided in the bottom plate 2, it is possible to reduce the weight of the bottom plate 2. Compared to the case where the bottom plate 2 is a solid member, it is possible to form a larger sheared soil tank 1 for model vibration experiments even with the same weight, and as a result, it is possible to conduct vibration experiments using a ground model with a larger volume. . If the capacity of the sheared soil tank 1 for model vibration experiments is increased, the size of the reduced model body can be made closer to the actual size, and as a result, dynamic ground characteristics closer to the actual situation can be reproduced.

また、第二枠体部32の枠体3の断面積を第一枠体部31の枠体の断面積よりも小さくしているため、枠体3による模型振動実験用せん断土槽1のさらなる軽量化を図ることが可能である。従来のせん断土槽は、水平方向の土圧Pが最も大きい位置(最下段)の枠体3に必要な剛性・強度により全ての枠体3の断面形状を設定しているのに対し、本実施形態では、上方に位置する第二枠体部32の断面積を小さくすることで、模型振動実験用せん断土槽1の軽量化を図っている。こうすることで、より大きなせん断土槽を形成することが可能となり、ひいては、より大きなボリュームの地盤模型による振動実験が可能となる。 Moreover, since the cross-sectional area of the frame 3 of the second frame body part 32 is made smaller than the cross-sectional area of the frame body of the first frame body part 31, the sheared soil tank 1 for model vibration experiments by the frame body 3 is further It is possible to reduce the weight. In conventional sheared earth tanks, the cross-sectional shape of all the frames 3 is set according to the rigidity and strength required for the frame 3 at the position where the horizontal earth pressure P is greatest (lowest stage). In the embodiment, the weight of the sheared soil tank 1 for model vibration experiments is reduced by reducing the cross-sectional area of the second frame portion 32 located above. By doing this, it becomes possible to form a larger sheared soil tank, which in turn enables vibration experiments using a ground model with a larger volume.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
上記実施形態では、模型振動実験用せん断土槽1は、中空部21を有する底版2と、前記底版上に積層された上方側に向かって断面積が小さくなる複数の枠体3とで構成したが、これに限ることはなく、枠体3の断面積は一様で底版2に中空部21を有する場合、または中空部21のない底版2と、複数の枠体3が断面積のみ異なる組み合わせであっても良い。
例えば、底版2の中空部21の形状は限定されるものではなく、例えば、図6(a)および(b)に示すように円柱状であってもよい。また、中空部21の数および配置は限定されるものではなく、例えば千鳥状に配置されていてもよい。また、底版2の中空部21は、図7(a)および(b)に示すように、ハニカム状であってもよい。
また、前記実施形態では、底版2の中央部のみに中空部21を形成するものとしたが、底版2としての強度が確保できれば、底版2の全面的に中空部21を配置してもよい。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and each of the above-mentioned components can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
In the above embodiment, the sheared soil tank 1 for model vibration experiments is composed of a bottom plate 2 having a hollow portion 21 and a plurality of frames 3 stacked on the bottom plate and whose cross-sectional area becomes smaller toward the upper side. However, the present invention is not limited to this, and the case where the frame body 3 has a uniform cross-sectional area and the bottom plate 2 has a hollow part 21, or a combination where the bottom plate 2 without the hollow part 21 and a plurality of frames 3 differ only in cross-sectional area. It may be.
For example, the shape of the hollow part 21 of the bottom plate 2 is not limited, and may be cylindrical, for example, as shown in FIGS. 6(a) and 6(b). Further, the number and arrangement of the hollow portions 21 are not limited, and may be arranged in a staggered manner, for example. Moreover, the hollow part 21 of the bottom plate 2 may have a honeycomb shape, as shown in FIGS. 7(a) and 7(b).
Further, in the embodiment, the hollow portion 21 is formed only in the center of the bottom plate 2, but the hollow portion 21 may be arranged over the entire surface of the bottom plate 2 as long as the strength of the bottom plate 2 can be ensured.

また、前記実施形態では、模型振動実験用せん断土槽1が第一枠体部31と第二枠体部32とを備える場合について説明したが、模型振動実験用せん断土槽1は、第一枠体部31と第二枠体部32とにより分かれている必要はない。すなわち、模型振動実験用せん断土槽1の複数の枠体3は、全て同一の縦断面積を有していてもよいし、枠体3の配置高さに応じて異ならせてもよい。例えば、複数の枠体3を、上方に向かうにしたがって縦断面積が順次小さくなる(各枠体3の縦断面積が下側に隣接する他の枠体3の縦断面積よりも小さくなる)ように構成してもよい。また、模型振動実験用せん断土槽1の複数の枠体3は、第一枠体部31と第二枠体部32との二種類のみではなく、3種類以上の枠体3を備えていてもよい。
また、前記実施形態では、第二枠体部32を構成する複数の枠体3の縦断面積が全て同一である場合について説明したが、第二枠体部32を構成する複数の枠体3は、上方に向かうにしたがって縦断面積が順次小さくなるように構成されていてもよい。
支持部材4の固定方法も限定されるものではない。底版2に支持部材4を直接固定してもよいし、治具等を介して底版2に固定してもよい。また、支持部材4は、底版2に固定することなく、振動台に設けられた部材に取り付けられたものであってもよい。
模型振動実験用せん断土槽1の各部材(底版2、枠体3、支持部材4等)を構成する材料は、必要な強度及び耐力を発現する物であれば鋼材に限定されるものではなく、例えば、アルミニウム合金であってもよい。
Furthermore, in the embodiment described above, the case where the sheared soil tank 1 for model vibration experiments is provided with the first frame part 31 and the second frame part 32 has been described, but the sheared soil tank 1 for model vibration experiments is It is not necessary to separate the frame body part 31 and the second frame body part 32. That is, the plurality of frames 3 of the sheared soil tank 1 for model vibration experiments may all have the same vertical cross-sectional area, or may differ depending on the height at which the frames 3 are arranged. For example, the plurality of frames 3 are configured such that the vertical cross-sectional area of each frame body 3 becomes smaller as it goes upward (the vertical cross-sectional area of each frame body 3 becomes smaller than the vertical cross-sectional area of other frame bodies 3 adjacent to the lower side). You may. Moreover, the plurality of frames 3 of the sheared soil tank 1 for model vibration experiments are not only provided with two types of the first frame part 31 and the second frame part 32, but are provided with three or more types of frames 3. Good too.
Furthermore, in the embodiment described above, a case has been described in which the vertical cross-sectional areas of the plurality of frames 3 constituting the second frame body part 32 are all the same, but the plurality of frames 3 constituting the second frame body part 32 are , the vertical cross-sectional area may be configured to gradually become smaller toward the top.
The method of fixing the support member 4 is also not limited. The support member 4 may be directly fixed to the bottom plate 2 or may be fixed to the bottom plate 2 via a jig or the like. Further, the support member 4 may be attached to a member provided on the vibration table without being fixed to the bottom plate 2.
The materials constituting each member of the sheared soil tank 1 for model vibration experiments (bottom plate 2, frame 3, support member 4, etc.) are not limited to steel as long as they exhibit the necessary strength and yield strength. , for example, an aluminum alloy.

1 模型振動実験用せん断土槽
2 底版
21 中空部
3 枠体
31 第一枠体部
32 第二枠体部
4 支持部材
5 ローラー
1 Sheared soil tank for model vibration experiment 2 Bottom plate 21 Hollow part 3 Frame 31 First frame part 32 Second frame part 4 Support member 5 Roller

Claims (2)

振動台上に設置される底版と、
前記底版上に平面視枠状に設置される、内側面が面一になるように積層化された中空部材からなる複数の枠体と、を備える模型振動実験用せん断土槽であって、
前記底版上に設置される複数の前記枠体である複数の第一枠体で構成される第一枠体部と、
前記第一枠体部の上方に設置される複数の前記枠体である複数の第二枠体で構成される第二枠体部と、を備えており、
前記複数の第二枠体は、全て一様な縦断面積または、上方に向かうにしたがって小さくなる縦断面積を有していて、かつ、前記第一枠体よりも小さい縦断面積を有していることを特徴とする、模型振動実験用せん断土槽。
A bottom plate installed on a shaking table,
A sheared soil tank for model vibration experiments, comprising a plurality of frames made of hollow members laminated so that their inner surfaces are flush with each other , which are installed in a frame shape in a plan view on the bottom plate,
a first frame body portion configured of a plurality of first frames that are the plurality of frames installed on the bottom plate;
a second frame body section configured of a plurality of second frame bodies that are the plurality of frame bodies installed above the first frame body part,
The plurality of second frames all have a uniform vertical cross-sectional area or a vertical cross-sectional area that becomes smaller toward the top, and each has a smaller vertical cross-sectional area than the first frame . A sheared soil tank for model vibration experiments, which is characterized by:
前記底版は、中空部を有していることを特徴とする、請求項に記載の模型振動実験用せん断土槽。 The sheared soil tank for model vibration experiments according to claim 1 , wherein the bottom plate has a hollow part.
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松田 隆 他,せん断土槽を用いた模型地盤の振動実験(その1),大林組技術研究所報,1986年,No.32,pp.42-46

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