標準試験体の応答確認実験

技術専門委員会
H17.7.26
標準試験体の応答確認実験
防災科学技術研究所
兵庫耐震工学研究センター
兵庫耐震工学研究センタ
技術専門委員会
H17.7.26
実験の目的
•
•
•
•
•
負荷搭載時の震動台性能確認
計測システムの性能確認
標準試験体特性把握
標準試験体の特性把握
震動台入力エネルギの把握
震動台入力エネルギーの把握
震動台応力・基礎及び建屋挙動・周辺環境
への影響把握
の影響把握
標準試験体概要
5層鉄骨フ
レーム構造
重量：
564.465tonf
(602.796tonf)
主架構の柱は鋼
管、梁はH型鋼で
構成される。ブ
構成される。
レースは、Ｘ方向
のみ挿入
震動台加振エネルギー検討のため
１層ブレースを極軟鋼ブレースに入
れ替え（Ｘ中央通りはブレース無し）
X
Y
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制御手法
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基本制御：基本となる制御手法で加速度、速度
、変位によるフィードバック制御（ＴＶＣ）
応用制御加振制御向上のため基本制御に
応用制御：加振制御向上のため、基本制御に
付加して用いるフィードフォワード的な制御
入力補償
逐次入力補償
高速適応型入力補償
ＡＩＣ(Adaptive Inverse Control)
ＯＬＩ(On Line Iteration)
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H17.7.26
負荷試験加振履歴(7月5日～22日）
• 基本制御加振
–
–
–
–
–
ランダム波；各軸方向；0.5〜50Hz（100gal,10deg)
スイープ(連続）正弦波；各軸方向；1〜15Hz,20gal,300秒
プ(連続）弦波各軸方向
秒
釧路波(NS)；X方向(基本制御)；10kine
JMA神戸波；3軸方向；0.1 10Hz,10,25,50,75,90%
JMA神戸波；3軸方向；0.1〜10Hz,10,25,50,75,90%
JR鷹取波；3軸方向；0.1〜10Hz,25,50,75,90%
• 応用制御加振
–
–
–
–
JMA神戸波；3軸方向(入力補償）；0.1〜10Hz,25,50,65%
鷹取波；3軸方向(入力補償）；0.1〜10Hz,25,50,60%
JR鷹取波(高速適応型)；3軸方向；0 1〜10Hz
JR鷹取波(高速適応型)；3軸方向；0.1
10Hz,50%,41秒
50% 41秒
JR鷹取波(逐次入力補償) ；3軸方向；
0.1〜10Hz,60%,41秒
– 釧路波、入力補償、登録波加振；Z方向；
釧路波入力補償登録波加振 Z方向
0.5Hz〜15Hz,10kine,90秒
– JMA神戸波(逐次入力補償) ；3軸方向；
0 1 10H 65% 41秒
0.1〜10Hz,65%,41秒
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サーボ型加速度計
歪型加速度計
加速度計
3軸ゲージ
一軸ゲージ
ひずみゲジ
ひずみゲージ
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H17.7.26
レーザー変位計
磁歪式変位計
変位計
三次元変位マーカー
三次元変位計測マカ
三次元変位計測マーカー
計測センサ (その１)
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計測センサ (その２)
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H17.7.26
(25)サーボ型加速度計22個(50ch)
(15)１軸ひずみゲージ32個(32ch)
(28)サーボ型加速度計6個(18ch)
(26)１軸ひずみゲージ11個(11ch)
(27)３軸ひずみゲージ2個(6ch)
(16)１軸ひずみゲージ32個(32ch)
(29)サーボ型加速度計3個(9ch)
(17)１軸ひずみゲージ32個(32ch)
(30)サーボ型加速度計16個(48ch)
(18)１軸ひずみゲージ64個(64ch)
(30)サーボ型速度計1個(1ch)
(19)１軸ひずみゲージ8個(8ch)
(20)磁歪型変位計6個(6ch)
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計測センサ (その３)
試験体
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
(14)
(15)
(16)
(17)
(18)
(19)
(20)
計測項目
各層の代表点の加速度
各層の加速度（回転成分）
スラブの加速度
スラブの加速度
１層の柱の部材力
１層の柱の部材力
１層のブレースの部材力
各層の代表点の層間変位
各層の代表点の層間変位
１層の層間変形治具の加速度
１層の脚付根部の反力計測用
１層のブレースの変形
１層の柱の軸方向変形
２層の梁の軸方向変形
１・４層隅柱の健全性
２層ブレースの健全性
５・６層の錘接合部の健全性
２・５層外梁の健全性
取付ボルトの健全性
基礎のずれ
センサ
サーボ型加速度計
サーボ型加速度計
サーボ型加速度計
ひずみ型加速度計
３軸ひずみゲージ
１軸ひずみゲージ
１軸ひずみゲージ
磁歪型変位計
レーザ型変位計
レ
ザ型変位計
サーボ型加速度計
ひずみ型加速度計
磁歪型変位計
磁歪型変位計
磁歪型変位計
１軸ひずみゲージ
１軸ひずみゲージ
１軸ひずみゲージ
１軸ひずみゲージ
１軸ひずみゲージ
１軸ひずみゲ
ジ
磁歪型変位計
個数
7
14
10
10
40
32
32
10
10
2
6
10
7
6
32
32
32
64
8
6
チャンネル数
21
42
30
30
120
32
32
10
10
6
18
10
7
6
32
32
32
64
8
6
技術専門委員会
H17.7.26
計測センサ (その４)
試験体以外
予備
合計
(21)
(22)
(23)
(24)
(25)
(26)
(27)
(28)
(29)
(30)
(31)
計測項目
センサ
震動台情報
震動台情報
バランスシリンダ差圧
差圧計
三次元継手の部材力
１軸ひずみゲージ
震動台加速度（下面および重心用）サーボ型加速度計
震動台の加速度（モード用）
サーボ型加速度計
震動台の応力
１軸ひずみゲージ
震動台の応力
３軸ひずみゲージ
実験棟の加速度
サーボ型加速度計
計測制御棟の加速度
サーボ型加速度計
加振機取付部の加速度
サーボ型加速度計
加振機取付部の速度（Ｙ１）
サーボ型速度計
個数
198
14
24
6
22
11
2
6
3
16
1
チャンネル数
198
14
24
18
50
11
6
18
9
48
1
15
960
技術専門委員会
H17.7.26
固有値・減衰（ランダム波：基本制御）
Ｘ（並進）
30
30
30
加速度応答
答倍率
20
15
10
主架構のみ
加速度応答
答倍率
主架構＋ブレース
主架構＋ブレ
ス
25
加速度応答
答倍率
Ｚ（回転）
Ｙ（並進）
20
10
20
10
5
0
0
0
10
20 30 40
振動数　[Hz]
50
0
0
10
Ｘ（並進）
固有振動数
f
[Hz]
50
0
10
Ｙ（並進）
固有周期
減衰定数
T
h
[sec]
20 30 40
振動数　[Hz]
固有振動数
[%]
f
[Hz]
50
Ｚ（回転）
固有周期
減衰定数
T
h
[sec]
20 30 40
振動数　[Hz]
固有振動数
[%]
f
[Hz]
固有周期
減衰定数
T
h
[sec]
[%]
１次
5.7
0.18
30.0
１次
2.9
0.35
10.8
１次
6.3
0.16
0.5
２次
16 6
16.6
0 06
0.06
09
0.9
２次
84
8.4
0 12
0.12
21
2.1
２次
17 6
17.6
0 06
0.06
15
1.5
３次
28.2
0.04
0.9
３次
15.1
0.07
0.2
３次
28.1
0.04
1.0
技術専門委員会
H17.7.26
試験体の健全性（ＪＭＡ神戸９０％：基本制御）
柱ひずみの履歴(1,3,5,7,9)
800
600
弾性限界1500μ
ひずみ[μ]
400
200
0
-200
0
5
10
15
20
25
30
-400
-600
ゲージ(1)
ゲージ(2)
ゲージ(3)
ゲージ(4)
ゲージ(5)
ゲージ(6)
ゲージ(7)
ゲージ(8)
-800
t[sec]
ブレースひずみの履歴
250
200
弾性限界700μ
150
ひずみ
み[μ]
100
50
0
-50 0
5
10
15
-100
-150
-200
-250
-300
step
20
25
30
ゲージ(1)
ゲージ(2)
ゲージ(3)
ゲージ(4)
ゲージ(5)
ゲージ(6)
ゲージ(7)
ゲージ(8)
加速度応答（ＪＭＡ神戸：基本制御）
6
5
5
5
4
4
50%
75%
90%
3
50%
75%
90%
3
階
6
階
6
4
階
最大絶対加速度(Z方向)
最大絶対加速度(Ｙ方向)
最大絶対加速度(Ｘ方向)
2
2
1
1
1
0
0
0
500
1000
加速度(絶対値)[gal]
1500
0
1000
2000
加速度(絶対値)[gal]
3000
50%
75%
90%
3
2
0
技術専門委員会
H17.7.26
0
200
400
加速度(絶対値)[gal]
600
技術専門委員会
H17.7.26
１層部材の荷重変形関係（ＪＭＡ神戸９０％：基本制御）
20
(tf)
柱１
-0.3
柱1
-0.2
20
(tf)
柱4
柱４
15
(tf)
柱７
15
20
柱7
15
10
10
10
5
5
5
0
0
-0.1
-5 0
0.1
0.2
(cm)
0.3
-0.3
-0.2
-0.1
-5 0
0.1
(cm)
0.3
0.2
-0.3
-0.2
-0.1
-10
-10
-10
-15
-15
-15
-20
1層ブレース(1)
-20
軸力[tf]]
軸力[[tf]
0.05
-100
軸変形[cm]
-0.3
-0.2
0.15
(tf)
(tf)
20
柱5
柱８
15
5
5
10
5
0
0
0
0.1
0.2
0.3
(cm)
-0.3
-0.2
-0.1
-5 0
-10
-10
-15
-15
-20
-20
0.1
0.2
-0.3
0.3
(cm)
-0.2
-25
-0.1
-0.2
-5 0
-10
0.1
柱３
-0.3
-0.2
-0.1
軸力[tf]
-0.15
-0.05
-50
0.05
-100
軸変形[cm]
ブレース２
(tf)
柱６
柱6
20
(tf)
15
柱９
柱9
10
5
5
0
0
-10
-15
-20
0.2
0.3
(cm)
-0.3
-0.2
-0.1
-5 0
0.1
0.2
(cm)
0.3
-0.3
-0.2
ブレース４
15
10
0.1
0.15
20
5
0
0.1
-200
-600
0
10
-5
(cm)
0.3
0
100
0.15
-100
軸変形[cm]
15
柱3
0.2
-0.1
-400
0
0.05
200
0
50
-0.05
-50
400
(cm)
-15
20
-20
1層ブレース(4)
-25
50
(tf)
剛性設計値
20
15
10
100
-0.15
(tf)
25
柱8
10
-5 0
1層層せん断力
0.15
ブレース３
柱５
15
0.05
-100
軸変形[cm]
-25
1層ブレース(2)
軸力[[tf]
0
-0.05
-50
-0.15
ブレース１
20
-0.1
600
50
-0.05
-50
柱2
(cm)
0.3
100
0
(tf)
0.2
-20
50
柱２
0.1
1層ブレース(3)
100
-0.15
0
-5 0
-0.1
0
-5 0
-10
-10
-15
-15
-20
-20
0.1
0.2
(cm)
0.3
層せん断力ー層間変形
層せん断力
層間変形
（Ｘ方向）
0.2
技術専門委員会
H17.7.26
JR鷹取波60%(転倒モーメント)
Y軸回りの転倒モーメント
8000
7599 tonf・m
転倒モーメント7598.5889[ton*m]（絶対値）
6000
OTM [ton*m]
4000
2000
0
-2000
-4000
-6000
-8000
2
15276 tonf・m
0
x 10
5
10
15
20
25
30
35
40
45
X軸回りの転倒モーメント
Time[sec]
4
転倒モーメント15276.214[ton*m]（絶対値）
1.5
OTM [ton*m]
1
0.5
0
-0.5
-1
-1.5
0
5
10
15
20
25
Ti
[
]
30
35
40
45
技術専門委員会
H17.7.26
JMA神戸波65%(転倒モーメント)
Y軸回りの転倒モーメント
5000
4586 tonf・m
転倒モーメント4586.1453[ton*m]（絶対値）
4000
OTM [ton*m]
3000
2000
1000
0
-1000
-2000
-3000
-4000
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Time[sec]
4
1.5
OTM [ton*m
m]
13401 tonf・m
X軸回りの転倒モーメント
x 10
転倒モーメント13401.0297[ton*m]（絶対値）
1
0.5
0
-0.5
-1
-1.5
0
5
10
15
20
Time[sec]
25
30
35
40
45
技術専門委員会
H17.7.26
弾塑性試験体加振予定
• 基本制御加振
試験体特性把握加振：ランダム波(0.5～50Hz)
X Y Z軸
X,Y,Z軸
地震波加振： X軸、釧路ＮＳ波（10,25,50,75kine)
50kineのあとランダム波加振20gal
• 応用制御加振（入力補償）X軸
地震波加振釧路NS波(10 25 50 75kine)
地震波加振：釧路NS波(10,25,50,75kine)
75kineについては、逐次入力補償と
高速適応型入力補償も実施
各加振の間にランダム波20gal加振

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