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TR.31.2.14 2006年版/2009年版IBC地震荷重の定義

国際コード委員会(International Code Council)2006年版および2009年版コードの地震荷重の章の仕様と、静的等価アプローチを使用した建物の地震解析用のASCE 7-05コード(補遺2を含む)がプログラムで利用できるようになりました。この定義により、等価横荷重が水平方向に生成されます。

一般的な書式

横荷重生成のためのコマンド設定には2段階あります。これが第1の段階で、DEFINE IBC 2006 LOADコマンドにより有効化されます。

DEFINE IBC 2006 (ACCIDENTAL) LOAD
map-spec ibc06-spec
weight-data

地震荷重の構造の重量を設定する方法については、「一般的な重量データ」を参照してください。

指定項目:

map-spec = { ZIP f1 | LAT f2 LONG f3 | SS f4 S1 f5 }

指定項目:

Parameter説明
ZIP f1 緯度と経度、およびそれを用いてSs、S1係数を決定するためのサイト位置の郵便番号(ASCE 7-05第22章)。
LAT f2 それぞれ、SsとS1係数を決定するために経度とともに使用されるサイトの緯度と経度(ASCE 7-05第22章)。
LONG f3 それぞれ、SsとS1係数を決定するために経度とともに使用されるサイトの緯度と経度(ASCE 7-05第22章)。
SS f4 0.2sのスペクトル応答加速度のマッピングされたMCE(2006年版/2009年版IBC条項1613.5.1、ASCE 7-05条項11.4.1)。
S1 f5 ASCE7-05の11.4.1節に従って決定される、周期1秒におけるマップされたMCEスペクトル応答加速度。
ibc06-spec = { RX f6 RZ f7 I f8 TL f9 SCLASS f10 (CT f11) (PX f12) (PZ f13) (K f14) (FA f15) (FV f16) }

指定項目:

Parameter説明
RX f6 X方向の横荷重に対する応答修正係数R(ASCE表12.2.1)。これは、Csの計算に使用される値です。
RZ f7 Z方向の横荷重に対する応答修正係数R(ASCE表12.2.1)。これは、Csの計算に使用される値です。
I f8 占有重要度係数(2006年版/2009年版IBC条項1604.5、ASCE 7-05表11.5-1)。
TL f9 長周期遷移周期(秒)(ASCE 7-05条項11.4.5および第22章)。
SCLASS f10 サイトクラス。A~Fの代わりに1~6を入力します。下の表を参照してください(2006年版/2009年版IBC表1613.5.2、ASCE 7-05 20.3節)。
CTX f11 時間周期を計算するX方向のオプションのCt 値(ASCE 7-05表12.8-2)。指定する場合、正しい単位系で値を指定するのはユーザーの責任です。値については、AISC 7-05を参照してください。
Ct を指定しなかった場合は、モデルの弾性率の平均値 E a v g   =   E / M M はメンバーの数)が計算され、これを使用して構造タイプが決定されます。
  1. Eavg < 4,000 ksi、モーメント抵抗コンクリートフレームにCt が使用されます。
  2. Eavg > 10,000 ksi、モーメント抵抗鉄骨フレームにCt が使用されます。
  3. 4,000 ksi ≤ Eavg ≤ 10,000 ksi、"その他すべての構造システム"にCt の値が使用されます。""
注記: Ct を指定しなかった場合、使用する構造タイプが自動的に決定された構造の説明と実際に一致しているかどうかを確認するのはユーザーの責任です。詳細については、IBC/ASCE 7コードを参照してください。

ASCE 7-05には、"Eccentrically braced steel frames"(偏心ブレース鉄骨フレーム)も含まれています。STAAD.Proでは、この値は自動的に選択されません。この構造タイプでは、 Ct.

CTZ f12 時間周期を計算するZ方向のオプションのCt 値(ASCE 7-05表12.8-2)。詳細については、CTXを参照してください。
PX f13 構造物の基本周期として使用される、X方向のオプションの構造物周期(秒)。入力しなかった場合、値はコードから計算されます(ASCE 7-05表12.8-2)。
PZ f14 構造物の基本周期として使用される、Z方向のオプションの構造物周期(秒)。入力しなかった場合、値はコードから計算されます(ASCE 7-05表12.8-2)。
XX f15 ASCE 7の式12.8-7で使用される、X方向のオプションの指数値x(ASCE 7-05表12.8-2、129ページ)。x を指定しなかった場合は、モデルの弾性率の平均値が計算されて、構造タイプが決定されます。詳細については、CTXを参照してください。
XZ f16 ASCE 7の式12.8-7で使用される、Z方向のオプションの指数値x(ASCE 7-05表12.8-2、129ページ)。x を指定しなかった場合は、モデルの弾性率の平均値が計算されて、構造タイプが決定されます。詳細については、CTXを参照してください。
FA f17 0.2sにおけるオプションの短周期サイト係数。SCLASSがF(つまり6)に設定されている場合は、値を指定する必要があります(2006年版/2009年版IBC条項1613.5.3、ASCE 7-05 11.4.3節)。
FV f18 1.0sにおけるオプションの長周期サイト係数。SCLASSがF(つまり6)に設定されている場合は、値を指定する必要があります(2006年版/2009年版IBC条項1613.5.3、ASCE 7-05 11.4.3節)。
注記: 荷重の生成に使用される地震荷重定義の適用に関する詳細については、TR.32.12.2 地震荷重の生成を参照してください。

STAAD.Proでの実装

地震荷重ジェネレータは、Y upに対してX、Z方向の横荷重を、Z upに対してX、Y方向の横荷重を生成するために使用されます。Y upまたはZ upは、垂直軸であり、重力の方向です(「TR.5 SETコマンドの設定」のSET Z UPコマンドを参照)。基礎上の床のすべての垂直座標は正である必要があり、垂直軸は床に垂直である必要があります。 

ICC IBC-2006コードの1613節で説明されている規定(1613.5.5を除く)が実装されました。この節では、エンジニアにASCE 7-2005コードを指示しています。ASCE 7の特定の節番号(実装されているものと実装されていないもの)を次の表に示します。 

表 1. プログラムで実装および省略された2006年版IBCの節

2006年版/2009年版IBC

(ASCE 7-2005)の実装済みの節

2006年版/2009年版IBC

(ASCE 7-2005)の省略された節

11.4 12.8.4.1
11.5 12.8.4.3以降
12.8

さらに、ASCE 7-05の補遺2では、2009年版IBCで言及されているように、地震応答係数の下限に別の式を使用するように規定されていますが、この式も実装されています。

ベースせん断を計算するためのステップは、次のとおりです。

  1. 構造物の時間周期が、ASCE 7-05(2006年版/2009年版IBC)12.8.2.1節に基づいて計算されます。これは、出力においてTaとして報告されます。 
  2. 周期もレイリーの方法に従って計算されます。これは、出力においてTとして報告されます。
  3. レイリー法に基づいた周期をオーバーライドするには、IBC荷重の方向に応じてPXまたはPZ(項f7およびf8)の値を指定します。
  4. 構造物の支配的な時間周期は、上記の2つの周期から選ばれます。ASCE 7-05(2006年版IBC)12.8.2節に詳細なガイダンスがあります。結果の値は、出力ファイルに"Time Period used"として報告されます。 
  5. 設計用ベースせん断は、ASCE 7-05(2006年版IBC)の式12.8-1に基づいて計算されます。その計算結果が、ASCE 7-05の条項12.83、式12.8-11、12.8-12、12.8-13の規定を使用して、各床に分配されます。 
  6. ACCIDENTALオプションが設定されると、プログラムは追加のねじりモーメントを計算します。ねじりモーメントを計算するための偏心は、IBC荷重の方向に垂直な各床レベルで建築物の寸法の5%として取得されます(2006年版IBCのASCE 7-05の12.8.4.2節)。重量が作用する各ジョイントで、そのジョイントに作用する横方向の地震力にこの偏心が乗算されて、そのジョイントにおけるねじりモーメントが求められます。 
  7. ASCE 7-05コードの12.8.4.3節で説明されている不測のねじりモーメントの増幅は、実装されていません。
  8. ASCE 7-05コードの12.8.6節で説明されている層変形の決定は、STAAD.Proでは実装されていません。

設計方法

設計用ベースせん断は、次の方程式に従って計算されます(ASCE 7-05の式12.8-1)。

V = CsW

地震応答係数Csは、次の式に従って決定されます(ASCE 7-05の式12.8-2)。

Cs = SDS/[R/IE]

2006年版IBCでは、CsはASCE 7-05で定義されている次の制限(式12.8-3および12.8-4)を超える必要はありません。
  • Cs = SD1/[T⋅(R/I)] ただし、T ≤ TL
  • Cs = SD1 · TL/[T2(R/I)] ただし、T > TL

一方、Csは次の値以上でなければなりません(ASCE 7-05の式12.8-5、補遺2)。

Cs = 0.044 · SDS · I ≥ 0.01

さらに、ASCE 7-05の式12.8-6に従って、S1が0.6g以上の場所にある構造物の場合、Csは次の値以上でなければなりません。

Cs = 0.5 · S1/(R/I)

上記の式で使用されている項の説明は、2006年版/2009年版IBCとASCE 7-05コードを参照してください。

例1

DEFINE IBC 2006
LAT 38.0165 LONG -122.105 I 1.25 RX 2.5 RZ 2.5 SCLASS 4 -
TL 12 FA 1 FV 1.5
SELFWEIGHT
JOINT WEIGHT 
51 56 93 100 WEIGHT 650
MEMBER WEIGHT
151 TO 156 158 159 222 TO 225 324 TO 331 UNI 45

例2

次の例は、プログラムに横荷重を生成させるために必要なコマンドを示しています。この情報については、TR.32.12 荷重の生成を参照してください。

LOAD 1 (SEISMIC LOAD IN X DIRECTION)
IBC LOAD X 0.75
LOAD 2 (SEISMIC LOAD IN Z DIRECTION)
IBC LOAD Z 0.75