インタラクティブな耐震建築シミュレーション

この実験について

2つの塔を同じ振動台に載せます。一方はブレースのない比較用モデルで、もう一方には選択したブレースと減衰を適用します。指定された地震動を入力し、屋上の応答を確認して、最大層間変位角を比較します。剛性の高い塔は、ある共振を避ける一方で別の共振に近づくことがあるため、見た目だけでは結果は決まりません。

M x ¨ + C x ˙ + Kx = - M1 u ¨_{g}

基礎励振時の各階の相対運動

K = k [2 - 1 - 1 1], M = m I

各階の高さが等しい2つのせん断型建物の行列

ω_{1, 2}^{2} = \frac{k}{m} \frac{3 \mp 5}{2}

2つの減衰のない固有振動数

各塔は、等しい2つの集中床質量と、等しい2つの線形層剛性を持つ。床の回転、ねじれ、基礎の柔軟性、地盤の応答は考慮しない。
ブレース設定は、与えられたブレースなしの階の剛性に1、2.5、または4を乗じます。これらは等価剛性の選択肢として定義されたものであり、実際のブレース接合部を計算するものではありません。
基準タワーは常に、ブレースのない骨組みの剛性と5%のモード減衰を持ちます。調整可能なタワーでは、2つの固有モードに合わせて調整したレイリー減衰を使用します。
地盤変位は、12秒間のsin⁴エンベロープを掛けた正弦波です。その厳密な2階微分を運動方程式に用い、その後12秒間、自由応答を計算します。
RK4では0.005秒の固定時間刻みを使用し、プロットは0.05秒ごとに保存します。両方のタワーの動きは同じ倍率で拡大表示します。降伏、ひび割れ、崩壊は考慮していません。

揺れが止まった後も、なぜ屋根は動くのですか？

弾性構造物は運動エネルギーとひずみエネルギーを保持します。減衰によって、その自由振動は徐々に散逸します。

大きな層間変形角は、アニメーションが倒壊を予測しているという意味ですか？

いいえ。これは弾性応答を示しています。大きな層間変形角は、このモデルの前提を超える可能性があり、損傷則も含まれていません。

なぜブレースの配置を変えると、剛性が一定の比率で変化するのですか？

このラボでは、透明性の高い集中定数モデルを比較します。実際のブレースの剛性を求めるには、断面、形状、接合部、施工の詳細も必要です。