요코하마 표준파(yoko face)의 특징에 대해서

요코하마 표준파는, 1992년에 실시한 “요코하마시 고층 건축물 내진 지도 기준 책정 위원회”의 검토 결과로서, 요코하마 모의 지진동에 기초하여 건축물의 기초 고정 모델에 대한 입력 지진동(설계용 입력 지진동 시각력 파형 명칭:yoko face)로서 작성되었다.

이 요코하마 표준파는, 요코하마시 역내에 건축되는 건축물에 사용할 수 있지만, 표준파 작성을 위해서 이하의 조건과 다른 특수한 형태(메가 프레임 등 등가 프레임형, 지반 련성 모델형 등)·조건(대규모 경사면 건축물) 등을 유 스 건축물의 경우에는, 신중하게 취급하는 것이 필요하다.

　작성 방침

건축물의 지진시의 거동을 파악하려면, 건축물과 지반과의 상호작용 효과를 적절히 평가할 필요가 있다.실지진의 관측 기록은, 건축물과 지반과의 상호작용의 효과가 포함되어 있기 때문에, 자유 지반의 관측 파형과 비교해 작아지는 것이 일반적이다.또, 해석 결과에 있어서도 건축물 주기 근방에서는, 1층 바닥 위치의 속도 응답 스펙트럼이 자유 지표면과 비교해 작아지는 경향이 있다.이러한 것으로부터, 요코하마 표준파의 작성에 있어서는, 상호작용의 효과를 도입, 이하의 순서로 작성했다.

(a) 요코하마 모의 지진동을 이용하고, 건축물 주기를 파라미터로서, 건축물과 요코하마 지구(MM21, 신요코하마) 겉층 지반의 련성진동 응답 해석을 실시해, 1층 바닥 위치의 수평 지진동 스펙트럼을 설정한다.

(b) 1층 바닥 위치의 수평 지진동 스펙트럼을 모의하는 가속도 파형을 작성해, 이것을 요코하마 표준파로 한다.1층 바닥 위치의 수평 지진동 스펙트럼의 설정에 있어서는, 지진 응답 해석을 대상으로 한 건축물의 높이가 45m에서 60m 정도인 것으로부터, 주기 1부터 3초 부근을 주로 검토한다.

요코하마 모의 지진동의 기반 수평 지진동 스펙트럼과 시각력 파형

요코하마 모의 지진동의 기반의 수평 지진동 스펙트럼은, 흙 단층(전단파 속도 Vs 약 430m/sec)를 해방 공학적 기반으로 해, 이 기반의 표면을 자유 표면으로 간주했을 때의 지진동으로서 정의되고 있다.모의 지진동의 작성은, 정현파의 겹침 맞댐으로 작성되어, 모의 지진동의 파형은, 최대 가속도·최대 속도의 값이, 각각 350cm/sec2, 62.0cm/sec이며, 계속 시간은 80초이다.

　검토 대상과 해 오리카타법

(a) 지반
검토의 대상으로 한 지반은, 미나토미라이 21 지구와 신요코하마 지구이며, 그 지반 구성은, 기반이 되는 흙 단층에 기복이 있어, 기반층이천의 표층은 *드와 충적층에 의한 연약 지반이다.해석 모델의 설정에 있어서는, 표층의 층 두께에 몇십 m의 폭이 있는 것으로부터, 미나토미라이 21 지구에서는 3 모델, 신요코하마 지구에서는 2 모델을 설정했다.

(b) 건축물
대상 건축물의 평면 형태는, 40m *40m의 정방형, 건축물의 계수는 10층에서 30층 정도를 상정해, 검토한 건축물의 일차 주기로서는, 0.5초, 1.O 초, 1.5초, 2.O 초, 2.5초, 3.O 초의 6종류로 했다.

(c) 해 오리카타법
지반과 건축물의 지진 응답 해석은, 일차원 파동론에 의한 등가 선형법으로 실시했다.해석 모델은 지반과 건축물을 단위 단면적의 전단형 질점계에 치환해, 기반의 표면에는 점성 경계를 마련했다.건축물의 강성은 선형으로 해 감쇠를 2%로 했다.여기서 건축물의 강성 분포는, 최상층의 강성을 1층의 강성의 1/2로 해, 중간 층은 직선 보간에 의해 구하고 있다.지반의 강성과 감쇠는 비선형으로 했다.얻을 수 있던 응답 해석 결과의 파형의 속도치의 계산은, Trifunac의 방법에 의해 가속도 파형을 적분하고 요구했다.

(d) 지반만의 응답 해석 결과
요코하마 모의 지진동을, 지반만의 모델에게 입력시킨 경우의 검토를 실시했다.지반의 응답량은 커지고 있어, 비선형화의 정도도 커지고 있다.지반만의 응답에 의한 지표의 최대 가속도·속도치는, 300부터 400cm/sec2, 70부터 90cm/sec이며, 가속도치와 비교해 속도치가 큰 것이 특징이다.
또한, 지표의 최대 속도치가 25, 50cm/sec가 되도록, 기반으로의 요코하마 모의 지진파를 조정하면, 50cm/sec에서는 O.5부터 0.7배, 25cm/sec에서는 0.23부터 0.34배가 된다.그때의 지표 최대 가속도치는, 50cm/sec에서 180부터 270cm/sec2, 25cm/sec에서 120부터 180cm/sec2이다.

(e) 지반·건축물 련 성계의 응답 해석
여기서 이용한 지반·건축물련성진동 해석 모델로는, 건축물과 지반을 단위 단면적의 연속체로서 모델화해, 중량 및 강성을 평가하고 있다.이 때문에, 지반에 대해 건축물의 중량 밀도로서 단순히 건축물 중량을 건축물의 체적으로 제거한 값을 이용하면, 상호작용 효과를 과대에 평가하게 되는 것으로부터, 본 해석으로는, 건축물의 중량 밀도를 실제의 3/4 배가 된 경우와 1/2 배로 한 경우에 대해서 검토했다.

요코하마 표준파의 설정

(a) 수평 지진동 스펙트럼의 설정
지반·건축물 련 성계 진동 응답 해석의 결과를 토대로, 상호작용의 효과를 도입한 1층 바닥 위치의 수평 지진동 스펙트럼을, 감쇠가 0.02의 유사 응답 스펙트럼의 형태로 나타내고 있다.설정된 수평 지진동 스펙트럼은, 대상 주기 영역(1부터 3초 부근)에서는, 지반과 건축물의 상호작용을 고려한 도쿄도 임해 지구의 응답 결과와도 정합성이 잡히고 있어, 대상 범위외의 주기 영역에서는 과소평가하지 않는 스펙트럼이다.
또, 상호작용을 생각하는 것으로, 요코하마 지구 5종류의 지반 응답 결과를 포락하는 본 스펙트럼은, 설계 실무의 입장에서 보면 유효한 수법이 될 수 있다고 생각된다.또한, 여기서 설정한 수평 지진동 스펙트럼은 레벨 2 지진에 상당하는 것이며, 레벨 1 지진은 1/2로 한다.

(b) 요코하마 표준파의 작성
설정된 1층 바닥 위치의 수평 지진동 스펙트럼을 모의하는 가속도 파형을 작성해, 이것을 요코하마 표준파(설계용 입력 지진동 시각력 파형:yoko face)로 한다.요코하마 표준파의 작성 방법은, 와타베·도도;“설계용 모의 지진동에 관한 연구 그 3 내진 설계용 3차원 모의 지진동”에 의해, 위상 특성으로서 HACHlNOHE NS 1968을 사용한 정현파형의 겹침 맞댐으로 갔다.계속 시간에 대해서는, 대상 건축물 주기가 3초 정도 이하인 것으로부터 40초로 했다.

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