Microsoft Word - 4_構造特性係数の設定方法に関する検討.doc

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はるまささくいし
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1 第 4 章構造特性係数の設定方法に関する検討

2 4. はじめに平成年度年度の時刻歴応答解析を実施した結果課題として以下の点が指摘された * ) 脆性壁の評価法の問題時刻歴応答解析により初期剛性が高く脆性的な壁については現在の構造特性係数 Ds 評価が危険であることが判明した脆性壁では.5 倍程度必要保有耐力が大きくなる * ) 併用構造の Ds の設定の問題異なる荷重変形関係を持つ壁の Ds の設定や Pu/Ds 指標の足し算によって安全性が担保されているかについては疑問があるしかしその前提として ) で述べた問題があり足し合わせる以前にエネルギー一定則が成立していない壁が存在する *: 極めて脆性的な壁を持つ構造であっても接合部等の変形によって建物の Ds は小さくなっており実質的には問題にならないとも考えられるどんな場合に問題にならないかを明らかにすることも課題のひとつ *: 異なる荷重変形を重ね合わせた場合 Pu は減少するが塑性率 μは大きくなるこれまでの検討では加算された荷重変形から求めた Pu/Ds のほうが単純な Pu/Ds よりも大きくなることが多いどんな場合に危険側になるかについては課題のひとつ以上を踏まえてまずは脆性壁の評価法を等価線形化に基づいて提案するついで時刻歴応答解析を実施し等価線形化法の確からしさを示すとともにこの結果に基づいて評価法を修正するなお修正評価法の精度については今後の課題としたい 4. エネルギー一定則と等価線形化法の比較図 4.- はエネルギー一定則と等価線形化法のベースシアスペクトルを比較したものであるここでエネルギー一定則は Co Rt で Co=. Rt を種地盤として描き等価線形化法は極めて稀に生じる基盤地震動の Sa スペクトルを種地盤地表面まで増幅させさらに階数による補正 p=.8 を考慮したものである両者は地震動レベルでは一致していることがわかるついで塑性化によるあるいは履歴減衰によるベースシアの低減について考慮するエネルギー一定則は塑性率により計算される構造特性係数 Ds によってベースシアが低減され下式で示される D 4.-) s

3 ここで最大応答変位時の周期 T e はスペクトルの弾性周期 To に対して次式で示されるものとする T e T o 4.-) 一方等価線形化によるベースシアの低減係数は加速度の低減係数 F h を用いて下式で示される.5 F h 4.3-3) h h.5 ここで塑性率 4 横軸を最大応答点の周期としたスペクトルを図 4.- に示した短周期においてエネルギー一定則のベースシアが小さくなっていることがわかるこれがこれまで脆性壁の評価を難しくしていた原因のひとつと考えられる..7.8 Rt Sa*q.3 RtDs SaFhp To(s) Te(s) 図 4.- ベースシアスペクトルの比較図 4.- 塑性率 =4 でのベースシア比較そこで加速度一定領域について Fh が正解とした場合の Ds に対する割り増し係数を求めるつまり割り増し係数は以下の式で求められる R F / D s h s ) 3.5 図 4.-3 には塑性率と F h と D s の関係をそして図 4.-4 には式 4) で得られる塑性率と割り増し係数の関係を示した

4 Reduction Factor..8 Ds Fh Ductility Factory Reduction Factor Ductility Factory Fh/Ds 図 4.-3 塑性率と Fh Ds の関係図 4.-4 割り増し係数ここで荷重変形関係をバイリニア型と考えると必要保有耐力 Co は終局耐力 Pu と質量 m に対して下記のように求まる図 4.-5 バイリニア型の荷重変形と質点モデル Pu Co 4.-5) mg ついで初期剛性を Pu として初期周期 To を求めると以下の式で表される To 4.3-6) Co g Pu / m この式を δ で展開したものが割り増しが必要とされるバイリニア型の起点 δ とみなす加速度一定領域を秒とみなした場合 Pu/mg(=Co) 毎に計算される割り増しを必要とする塑性率の起点を表 4.- に示す表 4.- 割り増しが必要とされる変形 δ Pu/mg δ(cm)

5 4.3 等価線形化の確からしさここではまず等価線形化手法の精度を時刻歴応答解析によって確認する解析の流れ ( 図 4.3- 参照 ) データの整理方法は以下のとおりである対象の壁は図 4.3- に示すつの壁とする復元力特性は図に示す CUREE モデルを用いる CUREE モデルは地震波が繰り返し入力される場合を除いて精度よく応答の追跡が可能であるパラメータは表 4.3- のとおりとする 3 入力地震動はで検討したスペクトルを持つ模擬地震動とする図に時刻歴加速度を図に加速度応答スペクトルを種地盤のベースシアスペクトルと比較して示す 4 時刻歴応答解析における粘性減衰は結果に対する影響の少ない.% とする 5 図 4.3- に示す荷重変形関係に対して時刻歴応答解析を実施し塑性率が最大荷重から 8 割低下した点となるつまり塑性率が一致するまで荷重を増減させ繰り返し計算をする 6 5の解析を変形に ~.5 を乗じたものを実施する 7 得られた荷重変形曲線の Pu を求めそれを質量で除してベースシアを求める図 4.3- 検討の流れ説明図 ( 左 :5 の説明右 :6 の説明 ) Ds=.33 6 Ds=.38 Load(kN) 4 Load(kN) Disp.(cm) 5 5 Disp.(cm) A 構造用合板図 4.3- 解析対象とした壁 B 初期剛性が高く脆性的な壁

6 F Force S R. S K p R. S sgn( δ) ( F R S F sgn( δ) FU R S 表 4.3- δ δ exp( S δ / F sgn( δ) DU δ DF 繰り返しパラメータ DU δ DU δ DF R3. S FI R4. S Displacement un DU = max BETA. un Kp = S[(F/S)/ max ]ALPHA F 骨格曲線による R 骨格曲線による FI F(DU) R3. DU 骨格曲線による R4.3 S 骨格曲線による ALPHA 5 R 骨格曲線による BETA.6 DF: 負勾配が X 軸と交わる点図復元力特性モデル Acc(gal) Time(s)..8 Rt Sa*q wave* To(s) 図時刻歴加速度波形図加速度応答スペクトル.3 RtDs SaFhp 解析.7.3 RtDs SaFhp 解析 Te(s) Te(s) A 構造用合板 (μ=5.9) 図解析結果 B 初期剛性が高く脆性的な壁 (μ=3.88) 図の解析結果で示すとおりエネルギー一定則より等価線形化手法が正し解を与えていることがわかるただし B のように加速度一定領域の幅は小さくどちらかといえ

7 ば加速度一定領域の始点でもっとも割り増しが大きくその後加速度一定領域の終わりではエネルギー一定則に近づいている間があるそこで以下のように定義する.5 Rs 3.5 Pu m 4.3-) Rs=. Pu m 4.3-) と 4.3-) 式の間の δ は直線補間する 4.3-) この割り増し係数の例として Pu/W= と 5 塑性率 4 と 6 の場合について図に示す割り増し係数.5 Rs(u=6,Pu/W=) Rs(μ=4,Pu/W=) 降伏変位 (δo) 割り増し係数.5 Rs(u=6,Pu/W=5) Rs(μ=4,Pu/W=5) 降伏変位 (δo) 図割り増し係数の例 4.4 まとめ等価線形化手法が正しいとしてエネルギー一定則に乗じる加速度一定領域での割り増し係数を定義した以上によって割り増し係数を必要とする脆性壁を定義するとともに割り増し係数を提案したこの評価法による精度については今後の課題としたい

第 12 章構造特性係数の設定方法に関する検討 319

第 12 章構造特性係数の設定方法に関する検討 319 第 2 章構造特性係数の設定方法に関する検討 39 2. はじめにこれまで ) 一般的な荷重変形を持つ構造 2)に対して靱性のある構造 3)に対して靱性のない構造の 3つを対象に構造特性係数 Ds の設定方法について時刻歴応答解析により検討を進めてきた検討の内容は以下のとおりである時刻歴応答解析という特殊解の積み重ねではなく等価線形化法という経験的ではあるもののいわば理論に則って検討を進め