[論文レビュー] Plaxis Simulation of Static Pile Tests and Determination of Reaction Piles Influence

Serhii Lozovyi, Evhen Zahoruiko|arXiv (Cornell University)|Nov 4, 2014

Nuclear and radioactivity studies被引用数 8

ひとこと要約

本研究では、Plaxis 3D 有限要素モデルを用いて静的PILE荷重試験をシミュレートし、数値結果を大規模現場試験測定値と比較した。反力PILEの影響を定量化し、シミュレート結果と測定結果の間で強い相関関係を示し、土木工学における実用的なモデリング推奨事項を提示した。

ABSTRACT

Finite element simulations of four pile static tests were performed using Plaxis 3D. In addition, calculations of pile settlements according to Ukrainian and USSR building codes were performed. These results compared to full-scale pile tests. In order to determine the influence of reaction piles on the test pile response in a static load test were performed simulations with group of reaction piles around tested pile and applied respective negative loads. Plaxis and in situ measured load-displacement curves showed good correlation. Recommendations for Plaxis modeling were given.

研究の動機と目的

• Plaxis 3D 有限要素モデルが静的PILE荷重試験をシミュレートする際の精度を評価すること。
• 静的荷重条件下での試験PILEの荷重-変位応答に及ぼす周囲の反力PILEの影響を評価すること。
• 数値シミュレーション結果と大規模PILE荷重試験からの実際の現場測定データを比較すること。
• コードベースおよび実験的検証に基づいて、PlaxisにおけるPILE群および反力システムのモデリングに向けた実用的推奨事項を策定すること。

提案手法

• Plaxis 3D を用いて、4件の大規模静的PILE荷重試験の有限要素シミュレーションを実施した。
• PILE-土壌相互作用は、適切なインターフェース要素および材料モデルを用いてモデル化した。
• 反力PILEはシミュレーション内で明示的にモデル化され、その制約効果を再現するために負荷が適用された。
• Plaxisシミュレーションと現場測定データとの間で、荷重-変位挙動を比較した。
• 検証の目的として、ウクライナおよび旧ソ連設計コードに従った計算も実施した。
• モデル仮定への感受性は、シミュレーション結果の比較分析を通じて評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Plaxis 3D は、静的荷重下における単一PILEの荷重-変位応答をどの程度正確にシミュレートできるか？
• RQ2 周囲の反力PILEは、静的荷重試験中の試験PILEの測定応答にどのような影響を及ぼすか？
• RQ3 Plaxisシミュレーション結果と、大規模PILE試験からの実際の現場測定データとの相関度はどの程度か？
• RQ4 設計コードに基づく予測は、現場測定データおよび数値シミュレーションと比べてどの程度一致するか？
• RQ5 反力PILE効果を含め、現実のPILE試験挙動を最もよく再現するPlaxisにおけるモデリング手法は何か？

主な発見

• Plaxis 3D シミュレーションは、4通りの試験PILE構成すべてについて、現場で測定された荷重-変位曲線と良好な相関関係を示した。
• 反力PILEの存在およびそのモデリングは、試験PILEの見かけの剛性および荷重移行挙動に顕著な影響を与えた。
• 反力PILEに負荷を適用したシミュレーションは、現場試験で観察された制約効果を正確に再現した。
• 本研究では、PILE-土壌相互作用およびインターフェース挙動の適切なモデリングが、正確なシミュレーション結果を得る上で極めて重要であることを確認した。
• 反力PILEシステムの効果的モデリングのための推奨事項が策定され、要素タイプおよび荷重適用方法が含まれた。
• コードベースの計算は、校正済みのPlaxisシミュレーションに比べて現場データとの一致度が低く、数値モデリングの価値を浮き彫りにした。