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TR.31.2.15 2012年版IBC地震荷重の定義

本節で説明するように、国際コード委員会（International Code Council）2012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 7-10コードが実装されました。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

地震荷重によって生成される横荷重は、2段階で設定されます。ここでは、2012年版IBCの荷重を定義する最初の段階について詳しく説明します。次の段階で、その仕様を1つ以上の荷重ケースに含めます。

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 2012 LOADコマンドにより有効化されます。 

DEFINE IBC 2012 (ACCIDENTAL) LOAD
map-spec ibc12-spec 
(optional-weight-specs)
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:

Parameter説明
map-spec 郵便番号、緯度と経度、または直接入力のいずれかを使用して、指定した位置におけるマップされたスペクトル加速度を指定します。郵便番号および緯度と経度のオプションは、米国本土でのみ使用可能です。
{ ZIP f1 | LAT f2 LONG f3 | SS f4 S1 f5 }
ibc12-spec この定義を参照する荷重ケースに適用される横荷重を決定するために必要なパラメータを指定します。
{ RX f6 RZ f7 I f8 TL f9 SCLASS f10 (CTX f11) (CTZ f12) (PX f13) (PZ f14) (XX f15) (XZ f16) (FA f17) (FV f18) }

オプションの地震重量は、古いファイル用のオプションです。代わりに、MASSタイプの1つ以上の参照荷重ケースを使用して重量を定義することをお勧めします（「TR.31.6 参照荷重タイプの定義」を参照）。古い書式を使用している場合に使用可能な重量コマンドの範囲については、「TR.31.2 地震解析用静的力手順の定義」を参照してください。

ACCIDENTALオプションは、追加のねじりモーメントを含める場合に使用します。このオプションを使用すると、各レベルで建築物の寸法の5%として取得される水平方向の偏心に横荷重が適用されます。このオプションは、地震荷重の適用に自然のねじりを含める場合は使用しないでください（詳細については「TR.32.12.2 地震荷重の生成」を参照）。

map-specのパラメータは次のとおりです。

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 7-10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 7-10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 7-10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（2012年版IBC条項1613.5.1、ASCE 7-10条項11.4.1）。
S1 f5 ASCE7-10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。

ibc12-specのパラメータは次のとおりです。

Parameter説明
RX f6 X方向の横荷重に対する応答修正係数R（ASCE 7-10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 7-10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（2012年版IBC条項1604.5、ASCE 7-10表11.5-1）。
TL f9 秒単位の長周期遷移期間（ASCE 7-10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（2012年版IBC条項1613.3.2、ASCE 7-10 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 7-10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 7-10を参照してください。
値 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 7-10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 7-10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 7-10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 7-10表12.8-2）。
XX f15 式12.8-7、ASCE 7（ASCE 7-10表12.8-2）で使用される、X方向のオプションの指数値x。値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 式12.8-7、ASCE 7（ASCE 7-10表12.8-2）で使用される、Z方向のオプションの指数値x。値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（2012年版IBC条項1613.3.3、ASCE 7-10 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（2012年版IBC条項1613.3.3、ASCE 7-10 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

注記: この機能の使用に関する詳細については、「AD.2007-11.3.8 IBC 2012 / ASCE 7-10 Seismic Loads」を参照してください。

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-2012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 7-2010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2012年版IBCの節

2012年版IBC（ASCE 7-10）の

実装済みの節

2012年版IBC（ASCE 7-10）の

省略された節

11.4 12.8.4.1
11.5 12.8.4.3以降
12.8

ベースせん断を計算するためのステップは、以下のとおりです。

  1. 構造物の時間周期が、ASCE 7-10（2012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 7-10（2012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 7-10（2012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 7-10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（2012年版IBCのASCE 7-10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 7-10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 7-10コードの12.8.6節で説明されている層変形の決定は、STAAD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 7-10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 7-10の式12.8-2）。

Cs = SDS/[R/IE]

2012年版IBCでは、CsはASCE 7-10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 7-10の式12.8-5）。

Cs = 0.044 · SDS · I ≥ 0.01

さらに、ASCE 7-10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、2012年版IBCとASCE 7-10コードを参照してください。

例1

DEFINE IBC 2012
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

SSとS1を使用したmap-spec

DEFINE IBC 2018
SS 2.451 S1 0.882 –
I 1.25 RX 2.5 RZ 2.5 SCLASS 4 TL 12 FA 1 FV 1.5

緯度と経度の使用

DEFINE IBC 2018
LAT 34.0998 LONG -118.4128 -
I 1.25 RX 2.5 RZ 2.5 SCLASS 4 TL 12 FA 1 FV 1.5

郵便番号の使用

DEFINE IBC 2018
ZIP 90210 –
I 1.25 RX 2.5 RZ 2.5 SCLASS 4 TL 12 FA 1 FV 1.5
ホームトピック: TR.31.2 地震解析用静的力手順の定義
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