〔I D C 624 01l H 要 約 目 次 lはじめに
2振
動台入力波のl乍成1.は
じめに 地 震 時 に観 測 され る水平力口速度記録 は鉛 直面 内の回転 動 に よ る影響 を受 けてい る と考 え られ る。 回転 が加 わ っ た場合,計
測 され る加速度Xobは
本来 の水 平加速度 をX, 回転 を,,回
転 中心か らの距離 をL,重
力加 速度 を Gと す る と次式 の よ うに表 され る。χ
ob=/。
cos()+G oSh()+L・
― (1)回転 量が微小 であ る と仮定す る と,式(1)の
sinの
項 は 回転 の一 次 関数 に近似 され,∞sの
項 は 1-θ2/2に近似 され る。 従 つて,こ
の関係 を用 い て式(1)を書 き直す と 次 の よ うに表 され る。 /。 ぅ=/+3+L・
… … …(2)
鉛 直 面 内 の回転 は地震 計の基礎 の傾斜 と見 なす こ とがで き るが,式
(2)の右辺 第3項
を一 台 の地震 計 か ら推 測す る こ とがで きないため,計
測 され た加 速度記録 か ら傾斜 を推 定 し水 平加速度 を求 めた と して も,そ
れ は回転力口速 度 を含 んだ もので あ り本来 の加速度 記録 とは異 な って い る。 また,地
震 の間 に地震 計 の基礎 が どの よ うな回転動 を起 こ したか は特 定 で きない。 こ こでは等価 的 なの もと して,加
速 度 記 録 の 中の傾 斜 を考 え る もの とす る。 式 (2)か らわ か るよ うに,傾
斜 を生 じる と加速 度 は シ フ ト し,速
度 は直線 的 に発散,変
位 は こ次 関数 的 に発散 す る。 この発 散 の状況 か ら傾斜量,傾
斜 開始時 点 を推 定す る。 束急'生辛設技術研究所報障)263
振動台によるWT EW波の再現 4おわり1こ “ m。(朗l醐 〔ut BasO coroded 図1
トル ココジャエ リ地震TT EV波
の特性2
振動台入力波の作成 図1に
示す よ うに,
トル コ・ コジャエ リ地震 の際YT
観測点で観 測 され たカロ速度記録EW成
分 (以下 YPT EW)の加 速度記録 を積分する と
,20秒
を過 ぎたあた りで傾斜 し,速
度 が 直 線 的 に 発 散 しは じめ,120秒
で は 約 60cm/secの 残 留 速 度 に 達 し て い る 。 こ れ は,約
0.6cm/sec2の 傾斜 が20秒を過 ぎた あた りで生 じた ことに 相 当 し,観
測 され た加 速度記録 に この逆 の傾斜 を与 え る こ とで発 散 しな くな る。 図2に
,観
測 され たWT原
波 (加速度 記録)に
基 線補 正 を行 わ ないで2階
積分 した変 位波形 を示 す。NS成
分,EW成
分 ともに発散 現象 が 見 られ,UD成
分 に もわず か に同様 の現象 が確認 で きる。振動台を用いた トルコ・ コジャエ リ地震の再現実験
― 傾斜を考慮 した強震記録の基線補正 一
豊嶋
学
* 地震時に観測される水平加速度記録は鉛直面内の回転動による影響を受けていると考えられる。トルコ・コジ ャエ リ地震の際 Ⅵ4観
測局で計測された地震記録には,基礎の回転動による影響が現れてお り,加速度を積分 してえられる速度や変位に発散現象がみられる。 本研究では,コジャエ リ地震の ⅥW EW波
の宿分速度が直線的に発散 していることから,基礎の回転動を等 価的な基礎の傾斜 と置き換えて考えることとし,その影響を考慮 してカロ速度記録の基線補正を行つた。その結果 振動台の加振‖L能および計測機のノイズの影響を除去することで,生の加速度記録に含まれる等価的な傾斜の影 響を再現することができた。 キーワード:
トルコ・コジャェ リ地震,振動台実験,基線補正,傾斜 ・５。 ・︲０。 ・︲５０ 柳 ・２５。 伽 り ｏ 聖 Ｅ Ｏ コ Ｅ ｃ Ｅ ｏ 「 W∝ *1支術研究所 建築石汗究室 59図3は前述の方法で基線補正 した
YPTの
加速度記録を 2 階積分 して変位 を計算 したもので,発
散現象はな くな り 実際の変位 に近い値を示 しているもの と考えられ る。3
振動台によるYPT・
EW波
の再現 振動 台試験 では,YPT EW波
につ いて表 1に 示す4種
類 の加振 を行 つた。 なお,振
動 台ス トロー クの制 限 (表2 参 照)に
よ り観測 記録 よ り求 めた変位 の半分の振幅 に よ り加 振 した。 3.1 振動台上で計測 された加速度 振動 台は変位 制御 のため,実
際 に振 動台 に送信 す る加 振 波 は 目標 とな る加 速度 波形 を三階積 分 した変位波形 と な る。したが って,振
動 台上 にお け る加速度 の再現性 を 確認す るため図4に YPT原
波 と加 振Bの
時 に計測 され た 加速度波形 を重ね書 き した図 を示 す。 図か ら分か るよ う に加速度記録 にお いて は振 動 台 で再 現 され た波形 は, 日 標 で あ るYPT,EW原波 と極 めて よ く対応 して い る。 図5に力口振A∼ Dを
行 つた とき振 動 台で計測 され た力日 速度記録 を積 分 して得 られ た速度 お よび変位波形 を示す。 加振Aは
傾斜 を取 り除 いた ケー スで あ るに もかかわ らず, 変位波形 は正側 に発散 し,約
0,3cm/sec2の 等価的な傾斜 が生 じてい る。 これが,振
幅1/2の
WT E平 成分波入力 に対す る本振動 台 お よび計測 系 の ノイ ズ特性 を表す もの で あ る。加振Bは
地震 時 に計測 され たYPT EVの 1/2に 相 普す る もので,-0.32cm/sec2の傾斜 を入力 して い る。 本 来,変
位波形 は生 のデー タ と相似 の形 で負側 に発 散す るはず で あ るが,加
速度 計 に現れ る傾斜 は振動 台 の ノイ ズ と合 わ さり,加
振Aに
比べ てやや収東側 に移行 した程 度 に と ど ま っ て い る 。 加 振C,Dは
, 0.64,一
1 28cm/sec2の 傾斜 を入力 した場合である。傾斜 角 を大き くす る と変位 の発散 が兵側 に増 大 してい く様子が うかが え,振
動 台の傾斜 量 を増や して行 くに従 つて水平加速度 記録 にそ の影 響 が次第 に増大 して ゆ く傾 向の ある ことが 分 か る。 図2
基線補正前の ηT変
位波形 国3
基線補正後のYPT変位波形 表1
加振ケース 傾斜(cm/secう ・５ ︲０ ︲５ ２０ ︵Ｅ Ｏ ︶ 一 Ｃ Ｏ Ｅ Φ Ｏ 型 α 迎 〇 S100 20 加振 ケース 加振A
100 120 120 E -50 0 30 35 40 45 TIme(Sec)50 YPT原波 と加 振Bの
時 に計 測 され たカロ速度 波形 力口振B
1*0.48+G/1500 加振C
2*0.48+G/1500 力日振D
4*0 48*G/1500 表2 Size 4m x 4m h倣肺um Test W的‖ 50 bnsDΠung Type servo∞ntoled d∝しo hydrau,c acttabls
Shよing B団 色on ZW酎
MaК A∝(at「lax Oadi噸) ±18G
ヽlaximum Vel咄 と99 ms Max肺trn Dsp acerrlent ■ ll)cm Exttng F「equency DC-50Hz 二次元振動台の性能 10 15 20￢mЦs∝ )25 -1 25 I Time
Base Line Cor∝ tbn
N―S : I Whhout U‐D(131c中143 7cm) Tim。 (Sec) EW(1 振 幅
1/2
1/2
1/2
1/2
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DC∼30Hz DC∼50Hz ■2 8deg と2 8deg 図4
60束急テキ設技術研究所報No 26
32振
動台上 で計測 された加速度記録の補正 図5に示 した加振Aの
加速度記録 を積 分 して得 られ た 速 度お よび変位 波形 か ら推沢‖され るよ うに,振
動 台 には 何 らかの ノイ ズ を発 生す る原 因が ある と考 え られ る。 図6は
,加
振A,Bに
お け る振動 台の傾斜 を示 した図 で あ る。 これ に重力加 速度Gを
乗 じる と加速度計 に含 まれ る 傾斜 とな る。加振Aで
は,本
来 この値 は0で
なけれ ばな らないが, リンク式振動 台の制御 の限界 か ら,こ
の程度 の 回転 が生 じて しま うと推測 され る。 ところで図6に
示 した振動 台の回転動 につ いて注意すべ き点がある。本振 動 台 の場合,振
動 台 を支 え る4本
の上 下加振機(動的 ア クチ ュエ ー タ)の 変位 差か ら振動 台の傾斜 を計沢Jする事 が で き るが,回
転 量が非 常 に小 さく,そ
れ が実際の振動 台 の回転 に相 当す るか ど うか は検討 を要す る。 しか しこ の試 験では,計
測結果 を根拠 にす る以外 には方策 はない と考 え,変
位 差 をそ のまま振動 台 の回転 量 と して用 い る こ と と した。 加 振Aの
加速度記録 を三階積 分 し変位 を求 める場合, そ の 時記 録 され た傾 斜 の3.05倍
(以下,回
転補 正 係 数)程
度 を用 いて補 正す る と図7に示す よ うに地震 時 に 計測 され た変位 (基線 補正後 の変位)に
近 い値 を得 る こ とがで き る。 また,回
転 を補正す る前 の速度 が正側 に傾 斜 してい るのに比較 し,回
転補正後 の速度 はほぼ0に
収 束 してい るこ とが分 か る。 表1に示す よ うに,加
振Bは
実 地震 時 に観 測 され た加 速 度記録 の積分速度,積
分変位 を 1/2スケール で再現 し よ うと した もので あ る。振動 台で再現す る際 に傾斜 を加 えて いない加振Aの
ノイズ と図7で示 した回転補正係 数 3.05を用 い,力 日振Bの
値 を補正 したのが図8で
ある。積 分 変位波形 を生デ ー タ と比較す る と精度 よ く再現 して い る とはい えない。図9は,回
転補 正係数 として38を
選 ん で 同様 の積分計算 を行 った結果 である。積分速度,積
分 変位 ともに観 測 され た生デ ー タに よ く一致 して い る。 これ らの こ とか ら,振
動 台の ノイ ズの入 り方 は,加
振 ご とに ば らつ きを持 って い る こ とが わか る。 25 図5
加振A∼ Dの
加速度記録 か ら得 られた速度,変
位 ００ ５０ ００ ５０ ００ ５０ 呻 貶 ０１ ００ ・０︲ ・０２ 餌 ７ ０ 一 キ ︵巧 個 α ︶ 衝 Ｅ ＜ 石 Ｅ 橙 中 ｄ る に ００ ８０ ６０ ４０ ２０ ０ ２０ ４０ ｏ ｏ ∽ ヽ Ｅ ｏ つ ビ ｃ Ｅ ｏ Ｏ ｏ り ヽ Ｅ ｏ Ｏ こ に Ｅ り 30 35 40 45 50 0 5 10 15 20 25 30 T me 図6
計測 された振動 台の回転角 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ００ ８０ ６０ ４０ ２０ ｏ Ｑ 望 Ｅ ｏ 麹 Ｅ 田 Ｅ υ 100 80 図7
加振A(振
動台の ノイズによる傾斜 を補正) ・ ２ ４ ６０ 佃 ２０ 。 ２０ ４０ ０ ① 望 Ｅ Ｏ つ ｃ ω Ｅ ｏ Test CI Test 「wice nteg「al iTwice lnteg「alAccele「adon'Rotale・G・3 ￢呻SeC)
(COffe,ted) Accele「atiOn= D`∬ “ emenl Veloc‖y Obse「ved(No ,す
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9
加振B(回転補正係数 3.8) ￢me(Sec) 61 図8
加振B(回
転補正係数 3.05) ■malS∞)K即
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