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耐震解析
Finite Aided Design
 
耐震設計
  • 日本国は世界で多数の地震国であり、建物、機器等の耐震設計には慎重な設計が必要になります。


  • 当社では耐震設計をなされる構造の各種振動系プログラムシュミレーションサービスを行っております。


  • バネによる免震構造の効果、補強前、補強後の揺れの違いなど耐震設計をなされるにあたってのシュミレーション検討を致しております。

耐震解析シュミレーションには下記のメニューを用意しております。


耐震解析のメニュー

@建築基準法に示される設計水平震度等による静的解析

A兵庫県南部地震、エルセントロ地震の地震波形による動的解析

B地震波形のスペクトル解析

C弾塑性材料、幾何学的非線形を考慮した非線形動的解析

D建物、機器の共振性を含めた固有値解析

E応答スペクトルを用いたスペクトルモーダル解析

 
動的解析用地震波形
@EL CENTORO(1940.5.18)
 −米国カリフォルニア州インペリアルバレー地震
ATAFT(1952.7.21)
 −米国カリフォルニア州カーンカウンティ地震
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B八戸(1968.5.16)−北海道十勝沖地震

C伊豆半島沖地震(1974.5.9)−静岡県

D宮城県沖地震(1978)−宮城県

E北海道南西沖地震(1993)−北海道

F日向灘沖地震(1968)−宮城県

G北海道東方沖地震(1994)−北海道

H日本海中部地震(1983.5.26)−秋田県

I兵庫県南部地震(1995.1.17)−兵庫県

J鳥取西部地震(2000.10.6)−鳥取県

K茨城県南西部地震(1993.5.21)−茨城県

L東海道はるか沖地震(1993.10.12)−東京都

当社(ファド)所有の地震波形
●動的解析を行う場合は、地域により近傍の地震波形を使用するのが一般的です。


耐震解析例(電波鉄塔)
静的水平震度と動的地震波による解析の比較

諸条件
 ・静的水平震度=0.3
 ・動的地震波=エルセントロ(Max 304gal)
 ・塔全体重量=84025 kgf
外観図1
寸法及び解析モデル図(CADデータの作成は、SOLID WORKSを使用)


外観図2
解析結果
静的水平震度 0.3
動的地震波 11.88sec
動的地震による頂部変位時刻歴応答
電波鉄塔の耐震考察
この電波鉄塔は2〜3Hzの周波数であり、一般的に15Hz以上であれば剛部材とみなして静的解析を行ってよい様である。15Hz以下は、地震波形に過度に応答してしまうので検討しなければならないケースがある。よって本鉄塔は直接地震波(エルセントロ波形)による動的解析を行った。結果は、最大変位が水平震度0.3の静的解析では2.38cm、動的解析では約12秒で9.18cm(静的解析の3〜4倍)となった。一概に変位だけからは判断できないが、12秒の解析結果から部材の断面力を用い、応力照査を行う。動的解析はcpuの時間を大量に使うので、水平震度1.0として静的解析を行っている方も居ます。尚、当社では耐震解析事例が100例ほどありますのでケースによりお気軽に御相談ください。

内溶液を含む貯蔵タンクの地震解析例
スロッシング バルジング
j地震波形
長周期地震傾向 短周期地震傾向
・波面上昇高さ(H)の検討
・側部に作用する動液圧の検討
・大型貯蔵タンクの検討
 慣性力、動液圧が作用するのでそれに対する
 転倒、滑動の検討
j波高、動液圧の算出方法
スロッシング波高の求め方 動液圧の求め方

により固有周期を求める。

固有値に合った質点系バネモデルで上記の地震波による時刻歴応答解析を行い、最大応答加速度を求める。

最大応答加速度から

により波高を求める。
タンク側板に作用する動液圧は、固定液による動液圧とバルジングによる動液圧を加算したものとして算出する。

により径Dと高さHの関係からそれぞれの圧力分布を求める。
jFEMモデル化
スロッシング、バルジング共に上記計算式により動液圧を求め、タンクのFEMモデル化を行い分布荷重として側板、底板に加える。
モデル図 荷重ケース
 地震解析,動的解析,振動解析