2011-01-12

地震の際の固有周期T

昨日の朝日新聞一面トップ記事、ご覧になられましたでしょうか?
まさに、講習会で勉強したことが!


記事ケンサクしたら、出てきました。(リンク切れ、ごめんなさい)


おぉ!
朝から長周期の地震ときたか!
しかも一面トップ記事!笑


というわけで、ゆっくり記事を読む時間がなかったので、今、読みながら講習会の復習も兼ねてお勉強。
T=(m/K)^(1/2)
一番最初にこの式を覚えたのは、高校の物理の授業でしょうか。
当時、まさかこの数式と生涯を通じて格闘(?)するとは思っていませんでした。



いきなり余談ですが。
高校の物理、高1の1学期で赤点(!)取ったくせに、今でも一番大好きな教科です。笑

高3の時通った予備校の先生が、また、今でも思い出せるようなすばらしい授業をされる方で、その方のおかげで、物理がさらに好きになりました。

エネルギー保存の法則とか、重力加速度の説明とか、高校生相手に微分積分を使って教えてくださったのですが、その論理の流れは、ほんとウツクシかったです。



さて。
話戻して。


しかし、すごいですね。
上記朝日新聞の記事によると、新潟の地震で、東京の六本木ヒルズのエレベータのワイヤーが切れたって言うんですから。
(ヒルズのエレベータのワイヤーってショッチュウ切れてませんか?気のせい?)



震源から200キロ離れてても、地震波って伝わるんですよねーーー
どんだけのエネルギーが地面の中でバクハツしてるのか。
一体、200キロ伝わるのに何秒くらいかかるんでしょうかね。地震波が伝わるのは、意外と短かったりするんでしょうね。




さてさて。
ようやく本題。

先日の講習会で、外力としての地震力を算出する数式と、それらを構成する要素について、ヒトツヒトツ説明がありました。
地震層せん断力(Qi)=地震層せん断力係数(Ci)・固定荷重と積載荷重の和(Wi)
Ci=Z・Rt・Ai・Co
Wiの算出方法も、丁寧にご説明いただきました。
建築基準法施行令第85条1項の「支える床の数に応じて」、の解説、涙ものでした。
うぅ。やっと理解できた。


話を戻して。
地震層せん断力を計算するにあたって、式の要素の一つである振動特性係数(Rt)の勉強をしたときのRtとTの図の説明。

  • 横軸が設計用一次固有周期(T)
  • 縦軸が振動係数(Rt)

0.4秒まではRtが一定で、値は1です。」
「そこから地盤の硬軟によって、斜めにさがってきます。」

至言です。はい。
0.4秒、覚えました。


てことはー
ですよ。

先の朝日新聞の記事によると、新潟地震の時に、震源である新潟からはるか離れた東京で観測された長周期と呼ばれる地震動の周期。

新潟→東京
コレ、直線で2秒~数十秒

先のRtとTの図だと、Tは1.6秒までしかありませんから、図の表示範囲からはもやは外れてます。笑
ここでも想定外、ってやつですね。
PS波の制度があがってるのもあるだろうし、60m超えの超高層ができ始めてからの大きな地震?


Ciの式は、どれも掛け算ですから、Rtの値が小さくなるということは、地震力もそれなりに減衰して小さくはなっているということですよね。

それでも、共振やらなにやらで、六本木ヒルズのダブルデッキのエレベータのワイヤーを切るほどの力になるって、相当な力なんだなぁなんて・・・
非力なニンゲンの考えることには到底及ばないことが、現実には起きてるんですね・・・
(て関心してる場合ではないけど)




設計用一次周期Tを扱うのは、保有水平耐力を計算する時まで。
(※限界耐力計算となると、損傷限界固有周期、という周期を使うため。)

てことは、30~50年(中長期)の間に数回は遭遇するであろう地震に対して、「保全して使える程度に壊れない建物」を作るということだから。

大きい力がドカンと入るような地震力を想定していて、Rtも大きな値になってるわけですね。



しかし、超高層の場合(正確には建築基準法20条第1項第1号建物でしょうね、きっと)、短い周期(2秒程度まででしょうか)の地震力の検討だけでは、だめだと。

共振とかもあるから、長い周期(2秒~数十秒)の地震動についても、検討しなさいよ、と。


そうゆことですね。



なんとなく、体感として固有周期Tを考えることができましたー

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