平成１８年度長周期地震動対策に関する調査 土木構造物編

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1 平成１８年度長周期地震動対策に関する調査 土木構造物編
平成１８年度長周期地震動対策に関する調査 土木構造物編 西村　昭彦　（株）ジェイアール総研エンジニアリング ・地域および地震動の選択 ・橋梁（斜張橋）の耐震性能の検討 ・タンクのスロッシングの検討 ・まとめと今後の課題

2 地域および地震動の選択 ①関東平野 東海・東南海地震 1923年関東地震タイプ ②濃尾平野 東海・東南海地震 ③大阪平野 東南海・南海地震
①関東平野　　　　　　東海・東南海地震 　　　　　　　　　　　　　1923年関東地震タイプ　 ②濃尾平野　　　　　　東海・東南海地震 ③大阪平野　　　　　　東南海・南海地震 ④仙台平野　　　　　　想定宮城沖地震 ⑤石狩・勇払平野 年十勝沖地震タイプ

3 応答スペクトルの作成 地震動部会より提供された地震波から ①弾性応答スペクトル ②損傷度(DI)スペクトル を算定する。
巨大地震（長周期地震）による構造物の 損傷度に及ぼす継続時間の影響評価方法 『 損傷度指数 DI 』を用いる

4 『 損傷度指数 DI (Damage Index )』とは
ここに 最大応答変位 終局変位 降伏荷重 部材諸元に依存したパラメータ D1：最大変位による損傷を定義する項 D2：繰り返しによる損傷を定義した項 現在の耐震診断では塑性率で部材の損傷を定義していることから、このD1の項を扱っていることに相当する。

5 Damage Indexの時刻歴計算例 神戸JMAの方がD1による損傷指標は大きいが、D2が小さく、
神戸海洋気象台 　最大加速度 　NS成分　818gal 浜岡（東海想定波） 　NS成分　865gal 神戸JMAの方がD1による損傷指標は大きいが、D2が小さく、 損傷に対しては最大変位に起因する影響が支配的になって いるのに対し、浜岡ではD2がD1を上回っており、最大変位と 同時に繰り返しによる損傷進展が大きな要因になっている。

6 損傷度スペクトルによる地震動の比較 長周期成分の大きい地震動（周期5秒でKhy(DI)=0.1程度)
六甲アイランド（南海）NS成分 堺（南海）NS成分 弥栄（東南海＋南海）NS成分 長周期成分では六甲アイランド（南海）NS成分の地震動が大きいが、六甲アイランドは埋め立てられた人工的な地盤であるため、大阪地区では堺（南海）NS成分の地震波を用いて耐震性能照査をすることが推奨される。しかし短周期成分の強度が小さいので、長周期構造物以外の土木構造物に与える影響が小さいことを考えると、弥栄（東南海＋南海）NS成分の地震波を用いることも考えられる。

7 現在の設計基準の損傷度スペクトル 鉄道構造物等設計標準　耐震設計 道路橋示方書　Ⅴ耐震設計編 スペクトルⅡ（G2地盤） スペクトルⅡ（G5地盤） Ⅰ-Ⅲ-Ⅰ(1983 TSUGARU BRG) 「鉄道構造物等設計標準　耐震設計」　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　G2地盤とは表層が洪積層である良好な地盤であり、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　G5地盤は表層の地盤の固有周期が0.75～1.0秒の軟弱地盤である。　　　　　　　　　　　　　　　　　　「道路橋示方書　Ⅴ耐震設計編」　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　プレート境界型地震を想定したタイプⅠ地震動と、内陸直下型地震を想定したタイプⅡ地震動があり、それぞれⅠ種（良好）～Ⅲ種（軟弱）に分類。

8 設計基準と提供地震動の比較 堺（南海）NS成分 ・堺（南海）NS成分では周期5秒以上のDI値においてG2地盤やタイプⅡ地震動を上回ったが、ほとんどの提供波がG5地盤やタイプⅠ地震動のⅡ、Ⅲ種地盤より小さい値となった。 スペクトルⅡ（G2地盤） スペクトルⅡ（G5地盤） Ⅰ-Ⅲ-Ⅰ (1983 TSUGARU BRG)

9 長周期地震動による橋梁の耐震性能の検討 ●橋梁諸元 　橋　　　長　：　400m　( m) 　主桁形状　：　PC3室箱桁 　主塔形状　：　H型 　斜材形状　：　ハープ型二面吊り 　支承種類　：　可動型ゴム支承(橋軸直角方向は固定） 　橋　　　脚　：　RC橋脚 　基礎構造　：　直接基礎 　地盤種別　：　Ⅰ種地盤　　 ●照査対象地震動 　　　弥栄（東南海＋南海）NS成分 ※日本道路協会：道路橋の耐震設計に関する資料－PCラーメン橋・RCアーチ橋・PC斜張橋・地中連続壁基礎・深礎基礎等の耐震設計計算例，1998　のモデルを使用　

10 解析対象橋梁(斜張橋) 400m 200m 52 68m 16

11 解析で用いた地震動波形 （長周期成分が卓越する東南海・南海地震 同時発生時におけるYAEでの推定波）

12 解析結果 (YAE-NS波入力時における 曲げモーメントの主塔及び橋脚高さ方向分布)
橋軸方向加振時 橋軸直角方向加振時 橋軸方向加振時及び橋軸直角方向加振時のいずれにおいても照査を満足しており、要求性能を確保できているといえる。

13 長周期地震動によるタンクのスロッシングの検討
波高（Sv=200kineの場合) タンクのスロッシング一般性状 基本固有周期　 石油・水道タンク 石油・水道タンク LNGタンク LNGタンク

14 スロッシングによる波高の検討 消防法では最大200kineでスロッシングの検討をすることになっているが、
を上回り、波高は周期7秒以降において消防法の1.8倍以上にも達する。 周期毎の速度応答スペクトル(kine) 六甲アイランド（南海）における最大波高(m)

15 まとめと今後の課題 ・提供波は、特定の地域で現基準の値を上回ることから、今後耐震設計にあたってはそれぞれのサイトの地震動を計算し、現基準との比較を行い、影響が大きい方の地震動を用いるとよい。 ・長周期構造物（斜張橋）では、長周期成分の大きい弥栄の地震動を作用させて影響を検討したところ、今回の解析では厳しいところでも降伏する程度で大きく塑性域に入る応答値はなく、耐震性能を概ね満足しており、設計地震動は適切であると考えられる。 ・タンクの長周期地震動によるスロッシング波高では、六甲アイランドで波高が消防法(200kine)によるものの1.8倍にも達することから、サイトによっては長周期地震動を考慮する必要がある。 ・地震動の設定方法については、地震動のばらつきや地域特性の検討を行い決定する必要がある。