保有技術(設計用入力地震動の作成)

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設計用入力地震動の作成

時刻歴解析において、エルセントロ、タフトなどの、これまでに実際に観測された地震動(既存波、観測波)のほかに、「人工地震動」と呼ばれるものを用います。建設地の地盤の周期特性を的確に反映した地震動を「人工的に」作って、設計用入力地震動とすることが一般的になってきています。
以下に、人工地震動のうち「告示波」と呼ばれる地震動を作成した例を示します。

告示波作成のフロー

告示波作成のフロー

建設地点での工学的基盤地震動

地下深くの「工学的基盤」と呼ばれる硬い地層での地震動(加速度波形)を求めます。
工学的基盤では、全国で同じ周期特性を有する、と仮定されます。ターゲット(告示で規定される周期特性)に適合する地震動をシミュレーションにより求めます。位相特性を変えて、3波程度作成するのが一般的です。

工学的基盤での加速度応答スペクトル(周期特性)

工学的基盤での加速度応答スペクトル(周期特性)

工学的基盤での加速度波形

工学的基盤での加速度波形

表層地盤のモデル化と非線形応答解析

建設地の地盤は多種多様で、揺れ方は違います。地盤をモデル化し、応答解析することで建設地の地盤特性を反映した入力地震動(地表面の揺れ)を作成します。このモデルを作成するため(せん断波速度を得る)に、「PS検層」という、地盤の硬さの調査が必要になります。

地盤のモデル化

No. 深度(m) 地質 単位体積重量(tf/m3 せん断波速度(m/s) 歪依存特性
1 0.00〜5.80 礫混じり砂質粘土 1.7 202 粘性土
2 5.80〜6.90 シルト質粘土 1.7 244 粘性土
3 6.90〜11.70 礫混じり砂質粘土 1.7 296 粘性土
4 11.70〜12.80 砂質粘土 1.7 331 粘性土
5 12.80〜15.00 固結粘土 1.8 332 粘性土
6 15.00〜18.70 固結粘土 1.8 400 粘性土

*N.6は工学的基盤

作成結果

最大加速度307ガルの地震動が作成されました。これを入力地震動として、建物の時刻歴解析モデルに入力します。周期特性を見ると、0.2秒前後で地盤特性により揺れが増幅していることがわかります。

地表面の加速度波形

地表面の加速度波形

工学的基盤での加速度応答スペクトル(周期特性)

工学的基盤での加速度応答スペクトル(周期特性)