近傍用免震システムパラメータの選定

Scientific Reports volume 12、記事番号: 14734 (2022) この記事を引用

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免震のメリットはたくさんあります。 地面から隔離された構造物は、そうでない構造物よりも耐震的に優れた性能を発揮します。 床の加速やドリフトが軽減され、構造要素が損傷する可能性が低くなります。 さらに、その内容は地震の影響からよりよく保護されます。 免震装置の選択と設計は複雑であり、地震時に免震装置がどのように動作するかを十分に理解する必要があります。 この研究では、設計と解析のための合理的な手順を開発するために、免震構造の地震応答に対するさまざまな免震システムパラメータと地震動特性の影響を調査します。 さらに、この研究ではパラメトリック非線形動的解析を通じて免震システムの最適設計の問題を調査しています。 結果は、最大ベースせん断と変位が速度に依存し、最大地盤速度が動きを制御することを示しました。 最大の最大基礎せん断は、高い降伏強度レベルと低い非線形性の絶縁システムを使用したときに発生し、最小の最大基礎せん断は、低い降伏強度レベルと高い非線形性を使用したときに発生しました。 研究の結果を使用して、適切な絶縁デバイスを選択し、それらが提供する利点を実現するためにそれらを正しく設計できます。

地震の影響を受ける構造物を保護するために開発された構造保護アドオン ハードウェアは、免震、受動的エネルギー散逸、アクティブ制御の 3 つの広い分野に分類されます。 受動制御装置は、激しい地震にさらされた構造物の動的応答を低減するために使用され、成功しています。 最初の使用は 1970 年代から始まりました。 エネルギー散逸装置は、粘性および粘弾性ダンパー、金属ダンパー、および摩擦ダンパーの 3 つのカテゴリに分類できます。

免震は、建物、橋梁構造物、原子力発電所の耐震設計における比較的新しい手法です4。 ただし、防振の考え方は \(20^{th}\) 世紀の初めから存在していました。 さまざまな段階と発展を経て、特に過去 30 年間で、さまざまな免震装置の発明により、この技術は実用化されました。

免震の原理は、接触している 2 つの物体の間に不連続性を設け、どちらかの物体の不連続方向の動きが完全には伝わらないようにすることです。 これにより、床の加速度や層間ドリフトが大幅に減少します。 したがって、建物の貴重な内容物やコンポーネントを保護します。 アメリカ、日本、イタリア、ニュージーランドでの素晴らしいパフォーマンスが評価されました。 免震技術は現在、新築および既存の建物の両方を保護するために考慮されるまでに進歩しています5。

現代の建物には、地震から保護し、激しい地面の揺れの後でも稼働しなければならない高価な設備と内容物が含まれています。 そのような建物は、研究、医療、通信、原子力発電所などに指定された建物です。耐震壁、筋交いフレーム、モーメント耐性フレームなどの従来の耐力設計アプローチを使用して、古い耐震基準に従って建設された建物は、貴重な建物を保護することはできません。これらの建物を含む機器。

免震は建物の能力を高めることを目的としたものではなく、むしろ構造物に対する耐震需要を軽減する手段と考えられています。

既存の建物や橋のほとんどはエラストマー軸受を使用しており、エラストマーは天然ゴムまたはネオプレン、または滑り軸受であり、滑り面はテフロンとステンレス鋼です。 したがって、隔離システムは 2 つのカテゴリに分類できます。 最初のカテゴリには、エラストマー ベアリングのファミリーが含まれます 6,7。この中には、高減衰ゴム ベアリング システム (HDRB)、鉛ゴム ベアリング システム (LRB) およびその他のシステムがあります。 2 番目のカテゴリには、すべり軸受のファミリーが含まれます。この中には、摩擦振り子システム (FPS)8 および再心出しなし (SI) システムの有無にかかわらず、すべり軸受 9 などが含まれます 10。