こんにちは ピパーチです
朝勉でアップ出来なかった 地震力について。
構造文章題って 説明すれば理解出来る内容を
難しい言葉を使ってわかりづらくしているのでは？？
と思っていました。。。
言葉の意味を理解して「現象」をイメージすれば
ああ、これって この「現象」を
こんな難しい言葉を使って述べていたのΣ(･ω･ﾉ)ﾉ！？
と驚き
もっと 簡単な説明をしてくれたらいいのに(-"-;A
と思いましたよ。。。(^▽^;)
地震力
「地震力」とは 地震が建物に与える力。
実は垂直方向にも地震力は加わるのだけれど
地震力による被害が主に横方向の力（せん断力）に
よるものなので
地上部分の 地震力を求める際には
横方向の力（地震層せん断力Ｑi）に着目します。。。
※片持ちスラブや鉄骨構造でスパンの大きいものは
垂直に生じる地震力を検討に入れないといけません
構造計算をする際には
この建物が 地震による横からの力（地震層せん断力Qi）
によって耐えることが出来るように
設計する事が重要なのですね(°∀°)b
地震層せん断力（Qi）は 階ごとに計算しなければいけません
というのは 求めたい階とその階より上部分の重量を
検討に入れて計算するので
４階建の３階部分と１階部分では
支えている重量が違うので
地震層せん断力（Qi）が変わってきます
Qi（地震層せん断力）
= Ci（地震力せん断力係数）×Wi（ i 階より上の建築物重量）
となるので 支えているものの重量が重いほど
大きな地震力がかかります。。。
これを理解しているか こういう問題で問われます
構造文章コード１００７５
建築物の地上部分における
ある層に作用する地震層せん断力は，
その層の全重量に，
その層の地震層せん断力係数Ciを乗じて計算する．
その層の全重量、は合っているけど。。。
「その層から上部分」の重さを考慮していないからバツ。
→答え バツ
（解説）
Qi=Ci×Wi．地上部分における
ある層に作用する地震層せん断力Qiは，
その層より上部の全重量Wiに，
その層の地震層せん断力係数Ciを乗じて計算する．
その層より上部の全重量であって，その層の全重量ではない
地震層せん断力は 建物の重さに比例するので
構造部材や仕上げ材を軽いものにすると
地震力を軽減することが出来ます(°∀°)b
地震層せん断力係数（ Ci ）
地震層せん断力（Qi）を出す時には
その階とその階より上の重量に 地震層せん断力係数（Ci）を
掛けて出しました。。。
地震力=建物を揺らす力（というより横方向に揺さぶる力）は
地盤が揺れて横方法に建物にかかる力に加えて
地盤の周期、建物の周期、
高さ方向に影響するせん断力
について考えます
そうですよね！
軟弱でズブズブの地盤と岩盤とでは揺れ方が違うので
地震力も変わってきます
揺れ易い建物（背の高い鉄骨造等）と
揺れにくい建物（壁構造の２階建て鉄筋コンクリート構造）
では 受ける地震力は変わってきます。。。
地震力せん断係数（ Ci ）は これらを検討に入れた係数で
建物の構造や地域によって 大きさが変化します
地震層せん断力係数（Ci）
= Ｚ（地震地域係数）×Ｒｔ（振動特性係数）
×Ａｔ（高さ方向の地震層せん断力係数の分布係数）
×Ｃo（標準せん断力係数）
これについての出題はこうです
構造文章コード１００７３
地震地域係数Zが1.0，振動特性係数Rtが0.9，
標準せん断力係数Coが0.2の場合・地上部分の最下層の
一次設計用地震層せん断力係数Ciは0.18としてよい．
地震地域係数や振動特性係数、標準せん断力係数、
全てを掛け合わせるのでしたね！
1.0×0.9×0.2 = 0.18 だから 答えはマル。
。。。って、あれ(^▽^;)？ ひとつ抜けているような？？
→答え マル
（解説）
建築物の高さ方向の分布を表す係数Aiは，
地上部分の最下階では1.0であるから，
地上部分の最下階の地震層せん断力係数Ciは，
Ci=Z・Rt・Ai・Co=1.0×0.9×1.0×0.2=0.18となる．
。。。ああ！
Ai（高さ方向の地震層せん断力係数の分布係数）が
抜けていますね！
Aｔとは。。。？
Ａｔ（高さ方向の地震層せん断力係数の分布係数）
Ａi とは 固有周期と高さに関係して
地震層せん断力係数を補正する係数です
上の左図のように
建物は高い階ほどよく揺れる=大きな水平力が生じるので
大きな水平力が生じるということは
地震層せん断力係数（Ci）も大きくなる。
（ 横に揺さぶる力が大きいのでせん断力も大きい）
剛な建物（揺れにくい=固有周期が小さい）と
柔な建物（揺れ易い=固有周期が長い）とでは
柔な建物ほど大きく振動するので
地震層せん断力係数（Ci）は大きくなる
これを補正するのが
Ai（高さ方向の地震層せん断力係数の分布係数） で
建物が上階に行くほど大きく振動するのと同様
Ai も上階に行くほど大きくなる
※上にある 左図の棒が揺れている様子を
頭に入れていけば忘れません 笑
Ai は設計用一次固有周期が長い（鉄骨造など）ほど
その傾向が大きくなり
地上部分の最下層の値は１．０です
。。。これ さっきの問題にあった内容ですね！
構造文章コード１００７３
地震地域係数Zが1.0，振動特性係数Rtが0.9，
標準せん断力係数Coが0.2の場合・地上部分の最下層の
一次設計用地震層せん断力係数Ciは0.18としてよい．
だから、
1.0×0.9×0.2×1.0（ 地上部分の最下層Aiの値 ）
ああ、「地上部分の最下層」って書いてありますね！
となるのですね(°∀°)b 納得。
次に 地震の起こりやすいとされている地域ごとに
定められた係数Zについて。
Ｚ（地震地域係数）
Z（地震地域係数）は
過去の地震の記録に基いた 震害の程度や
地震活動の状況に応じて定められたものですが
これは試験用と割りきって頭に入れたほうが良いです
（ 実際は沖縄の係数0.7というのは怪しいと言われていますよ）
この係数を鵜呑みにすると危険だという声がありますが
あまり書くと 試験勉強で混乱するので小さい字で 笑。
実際はどこで大地震が起こってもおかしくないと言われています
構造文章コード１２０７１
地震地域係数Zは，
一般に，九州における値に比べて，
本州の太平洋側における値のほうが大きい．
そうですね、本州の太平洋側の係数は
九州よりは大きいので マル。
→正解 マル
地域によって Zの値が違うので
建築する地域が違うと同じような建物でも
地震力せん断係数（ Ci ）が変わる、ということなんですね
地域によって違うもの、は 固有周期もそうですね
軟弱地盤と硬い地盤では固有周期が違う。。。
地盤の固有周期と建物の一次固有周期の
種別に応じて定められたものが
Rｔ（振動特性係数）です
Rｔ（振動特性係数）
地盤の固有周期と建物の固有周期によって
建物にかかる地震層せん断力は変わってきます。
建物の振動によって
地震造せん断力を軽減するのが
Rｔ（振動特性係数）なのです。。。
この図を頭に入れたら ＯＫです♪
右にいくほど 建物の一次固有周期が長くなり
建物の一次固有周期が長くなると
Ｒｔ（振動特性係数）は小さくなります
固有周期については
鉄骨造と鉄筋コンクリート構造の比較問題が出ます
構造文章コード１１０７３
建築物の設計用一次固有周期Tは，
建築物の高さが等しければ，
一般に，鉄筋コンクリート構造より
鉄骨構造のほうが長い．
高さが同じ、S造とRC造。。。
よく揺れる（固有周期が長い）のはS造だから マル！
→答え マル
（解説）
建築物の設計用一次固有周期は，
T=h(0.02+0.01α)より求める．
したがって，建築物の高さhが等しければ，
鉄筋コンクリート構造はT=0 .02h，
鉄骨構造はT=0.03hとなり，
鉄骨構造のほうが設計用一次固有周期Tは長くなる．
。。。。これは 揺れるイメージで解けますね(^O^)
先に出てきた文章中
～ 建物の一次固有周期が長くなると
Ｒｔ（振動特性係数）は小さくなります ～
という表記は
よく揺れる建物ほど 地震層せん断力（Ｑi）が
小さくなる、ということです
想像してみて下さい。。。
よく揺れる鉄骨造の建物は
横から揺さぶる地震力（地震層せん断力）に対して
柳のように揺れて力を受け流します
それに比べると
揺れにくい建物（階数の低い鉄筋コンクリート構造の建物）は
横から揺さぶる力（地震層せん断力）を
モロに受け止めてしまいます。。。
だからといって 全ての鉄骨造が鉄筋コンクリート構造
よりも横から揺さぶる力（地震層せん断力）は少ない、
とは一概には言えません。
関東大震災の時
弱い地盤に建っている木造が多く壊れ
硬い地盤に建っている剛な蔵が多く壊れた、
という震害が
地盤の固有周期と建物についての関係性を
語っています。。。（前にブログに書きました）
↓
http://ameblo.jp/2014kosoha/entry-11726202382.html
建物の材質（重いと地震層せん断力が大きくなります）、
地盤、建物の高さによって鉄骨造のほうが
横から揺さぶる力（地震層せん断力）を多く受けるかも
しれません。。。
だから
地震層せん断力係数（Ci）
= Ｚ（地震地域係数）×Ｒｔ（振動特性係数）
×Ａｔ（高さ方向の地震層せん断力係数の分布係数）
×Ｃo（標準せん断力係数）
こういう式で その建物の地盤、高さ、固有周期などを
考慮して Ｑi（地震層せん断力）を出すのですね！
構造文章コード１５０７２
建築物の地上部分に作用する地震力は，
建築物の固有周期が長い場合，
一般に，硬い地盤に比べて，
軟らかい地盤のほうが大きくなる．
上の表を頭に浮かべると
軟弱地盤のほうが硬い地盤よりもRｔが大きいですね
Ｒｔが大きいと 地震力（地震層せん断力Ｑi）は多きくなります
関東大震災時にも
よく揺れる木造住宅（固有周期が長い）が
柔らかい地盤の下町で多く壊れたという事例があるので
答えはマル。
→答え マル
もう１問。
構造文章コード１１０７５
振動特性係数Rtは，
建築物の設計用一次固有周期Tが1.0秒の場合，
軟弱地盤の場合より硬質地盤の場合のほうが小さい．
一次固有周期が同じ１．０秒だとしたら。
上の表で Rｔ は硬い地盤のほうが小さい。
なので 答えはマル。
→答え マル
（解説）
振動特性係数Rtは，
建築物の設計用一次固有周期が1秒程度の場合，
第三種地盤（軟弱地盤）における値よりも，
第一種地盤（硬質地盤）における値のほうが小さい．
。。。Ｒｔ（振動特性係数）についての問題は
Ｒtの大小を
建物の固有周期と地盤の軟弱度をからめて
聞いているのか、
建物の固有周期は関係なしに
地盤の軟弱度だけで聞いているのか、を
よく見極めないといけないですねー。。。(^▽^;)
建物の固有周期と地盤の軟弱度をからめて
聞いてくるような問題なら
先に書いた 関東大震災の震害を思い出せば
解けるはずです
。。。。最後は 標準せん断力係数（Co）です
Co（ 標準せん断力係数 ）
Co（標準せん断力係数）は 他の係数と違って
地震の規模によって決められた係数です
構造計算では ２つの大きさの地震を想定して
まれに生じる地震（中地震）については
建物が損傷しないように
極めてまれに生じる地震（大地震）については
建物が転倒・崩壊・倒壊しないように しています
これは 構造計算の一次設計、二次設計の
考え方なんですね。
前にブログに書きましたが
↓
http://ameblo.jp/2014kosoha/entry-11763754332.html
一次設計
目的= 耐用年数中、数度経験する可能性のある
震度５程度の中地震に対して
損傷せず機能を保持する建物とするよう
設計する
二次設計
目的= 耐用年数中に一度体験する可能性のある
震度６～７の大地震に対して
多少の損傷は許容することにより
最終的に倒壊しない建物とするよう設計する
中地震の場合は壊れることが NGなので
層間変形角の計算などで
標準せん断力係数 Co = ０．２以上
大地震の場合（必要保有水平耐力の計算）は
標準せん断力係数 Co = １．０以上
著しく軟弱な地盤に建つ木造では Co= ０．３以上
と定めされています
これは どういうことかというと
大地震の場合には
地震力を大きく想定して（Co=１．０以上）
それに対抗した部材の選定や梁・柱の配置などを
行うように構造計算をしますが
中地震の場合は
大地震より小さい地震力なので Co=０．２以上 で良く
軟弱な地盤に建つ木造は
地震に対して抵抗する力（応力）を通常より大きくするために
Co=０．３以上として
普通の建物の中規模地震想定時より大きくしています
地震力を大きく想定して それに対抗出来る建物を
設計していれば 安全側の考え方なので
地震の規模によって Coが変わってくるのでしょう。。。
Co（標準せん断力係数）について
このような出題があります
構造文章コード２１０８３
建築物の固有周期が長い場合や
地震地域係数Zが小さい場合には，
地震層せん断力係数Ciは，
標準せん断力係数Coより小さくなる場合がある．
固有周期が長い・
地震が起きにくいと言われている地域
では 地震せん断力係数を小さく出来る。。。？
標準せん断力係数は 地震の規模によって
決められたもの。固定の数値。
それに対して 固有周期が長いとRｔが小さくなり
地震地域係数は最小で０．７の地域がある。。。
標準せん断力係数が最大の１．０だったとして
Ｒｔ：１．０以下、Ｚ：０．７だと
Ｃiは１．０以下になるはずだから、答えはマル。
→答え マル
（解説）
地震層せん断力係数Ciは，Ci=Z・Rt・Ai・Coより求まる．
振動特性係数Rtは，建築物の弾性域における
固有周期と地盤の振動特性とによる
地震力の低減係数で1以下の値であり，
建築物の固有周期が長くなるほど小さくなる．
地震地域係数Zは，
その地方における過去の地震記録に基づく
災害の程度及び地震活動の状況に応じて
定められた地震力の低減係数であり，
0.7～1.0の値をとる．
よって，
Rt，Zともに1より小さい値となる場合は，
地震層せん断力係数Ciは
標準せん断力係数Coより小さくなる場合がある．
。。。よ、良かったーーー｡ﾟ(T^T)ﾟ｡
これ、前に解けなかった問題です（Ｔ＿Ｔ）
ひとつづつ 係数を丁寧に理解していったら
難なく解けるようになりました｡ﾟ(T^T)ﾟ｡
。。。急いで進むのもいいけど
苦手な部分には 少し時間を割いて
じっくり取り組むと
徐々に解ける問題が増えていくのですね｡ﾟ(T^T)ﾟ｡