免震構造は、安全性を確保するためのさまざまな機能を備えた設計が可能です。この目的のために、三重振り子アイソレータシステムを使用できます。その他の機能には、揺れを検出し、地震後の損傷を検出するセンサーを含めることができます。
免震構造の構築技術
免震構造は、構造物の耐震需要量を制限する工法です。この技術は、構造補強や上部構造への介入を必要としません。免震は、ほとんどのタイプの上部構造と互換性があり、完全な弾性変形と限定的な非弾性変形の両方に対応できます。主な要件は、構造の基部で全方向に少なくとも 200 mm の水平変位が必要です。
3つの並行開発により、免震が可能になりました。まず、エンジニアは免震ソフトウェアを使用して、さまざまな種類の構造物の性能をシミュレートし、適切な設計パラメータを決定できます。第二に、記録された地震動がさまざまなタイプの構造物に及ぼす影響をシミュレートするために、振動台が利用できます。最後に、工学地震学者はこれらのツールを使用して、特定のサイトの地震動を推定できます。
免震効果を評価するもう 1 つの方法は、細い橋脚を持つ高い橋のモデルを使用することです。この方法は、免震システムに対する下部構造の柔軟性の影響を評価するのに特に役立ちます。また、本研究の成果は、長周期構造物の免震設計にも役立ちます。
免震は、近年開発されたもう 1 つの技術です。構造物の基礎レベルを使用するという点で、他の強化方法とは異なり、建物の住民への妨害を減らし、建設プロセスによって引き起こされる非構造的な損傷と事業の中断の量を最小限に抑えます。
三振子アイソレータシステムの特長
三重振り子アイソレーター システムは、同じ場所に配置された一連のセンサーとアクチュエーターを備えています。アクチュエータが復元力を加える間、センサはある点での変位を測定します。センサーは、振り子の上部質量のできるだけ高い位置に配置されています。センサーとアクチュエーターの 3 次元変位は、2 倍以内で類似しています。
Triple Pendulum(tm) アイソレーターは、2 つの凹面に沿ってスライドする内側スライダーを使用します。これにより、異なる強さの地震が発生した場合でも、システムは構造物の変位を最小限に抑えることができます。これにより、建設および設置コストが削減されます。三重振り子除振装置の平面寸法は、単振り振子除振装置よりも 60% 小さくなっています。
三振子免震システムの特徴には、最適な減衰と剛性が含まれます。理想的には、地震時の最大変位を予測できる必要があります。ただし、これには高度な分析技術が必要です。この問題を解決するために、研究者は限られた数のパラメーターを使用して 4 つの機械学習モデルを開発しました。これらの中で、勾配ブースティング回帰ツリー、適応ブースティング、極端な勾配ブースティングは、最大変位を予測するための最良のモデルでした。
三重振り子アイソレータ システムは、低周波数でのノイズも最小限に抑えることができます。そのピーク力は、ニュートンの 10 分の 1 未満でなければなりません。さらに、重力波によって発生するノイズを最小限に抑えることができるはずです。
免震建物の非線形時刻歴解析
免震建物の非線形時刻歴解析は、免震の有効性を判断するのに役立ち、さまざまな方法を使用して実行できます。非線形時刻歴解析では、免震構造は単純な単一質量モデルまたはより複雑な 3D モデルとしてモデル化されます。非線形時刻歴解析アプローチを使用して、建物の実際の応答が計算されます。さらに、さまざまなフロアの応答は、非線形時刻歴解析によって決定できます。
非線形時刻歴解析は、3 つの BRB フレームと 3 つの SCB フレームで実行されました。目的は、さまざまな地震動パラメータの下で免震構造の耐震需要を取得することでした。 2 種類の建物は異なるピーク応答スペクトルを示し、地動パラメータに大きく依存します。
免震建物の非線形時刻歴解析は、免震構造が建物、特に遠距離領域の建物の地震応答を低減できることを示しています。ただし、この建物スタイルは、速度パルスを伴う地動によって悪影響を受ける可能性があります。本研究では、鉛コアゴム支承を使用した免震建物の地震応答を評価しました。その耐震性能は非常に良好でした。
ベースレベルレベルでの最大構造加速度は非常に小さく、降伏強度レベルの変動はわずかです。有効期間が短いため、最大ベースせん断と最大ベース変位ははるかに小さくなります。非線形性の程度は、ピーク応答にはほとんど影響しませんが、構造加速度とベース変位には顕著な影響があります。その結果、最大構造加速度は 0.77 m/秒に近くなります2.
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