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耐震設計の基礎知識2

振動の基礎では、まず一質点系の自由振動や減衰自由振動を勉強します。 引き続き耐震で用いられている用語について説明します。皆さんの勉強で何か役に立てば。

・周期について
周期関数という言葉は物理や数学で習っていると思います。周期とは、定期的に同じことを繰り返している現象において、 例えば、波が発生して同じ形に戻っているときの時間を言います。例えば、sin波ではグラフ上0を起点として波が発生します。 そこから1周期目は正の値に山が出来て、負の値に山が出来るまでの時間を言います。 後の章で図でも説明しますので、参考にしてください。

・振動数
振動を表す重要な物理量として振動数が挙げられます。これは、周期の逆数で表すことができます。 では、具体的に振動数とは何か?簡単に言えば1周期ごとに現れる山の数と考えてもらっていいでしょう。 これを計算する便利な計算方法があります(手計算ではあまり行いませんが)。例えば、sin波の振動を10秒 計測したとします。この振動数を求めたいとき、まず、10秒の間で山(最大振幅が現れている点)の数を数えます。 さらに、山の数/10秒とすればその値が振動数です。また、振動数は周期の逆数ですので、おのずと周期も求めることができます。 単位はHz(ヘルツ)です。

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・固有周期とは
固有周期とは、建物や物が持っている固有の周期のことです。共振の話と関連して、建物の固有周期を地震動の周期とずらすことが 重要となります。また、固有周期は耐震工学を学ぶ際に非常に頻繁に出てきます。後で勉強する「応答スペクトル」と関係が深いので覚えてください。 ちなみに、一般的に記号はTを用います、単位は秒(s)です。

・固有円振動数とは
建物をモデル化した一質点系の振動方程式を導出する際に、固有円振動数という物理量を定義します。固有円振動数の定義は 1秒あたり何ラジアン回転するかというものです。固有円振動数は、「固有」とついているだけに、固有周期と関連付けられています。 このページでは用語しか説明しませんので、固有円振動数と固有周期は物理量として関係していると覚えてください。

・せん断質点系
初めに説明したように、モデル化では串団子のような重量を質点に集中させます。通常、建物の床は面内剛性が高いとされているので 床の変形は一定とします。この仮定を剛床仮定と呼びます。さらに、床は他の部材に比べて考えると重量が大きいので、そこに重量が集中している と考え、このようなモデル化をせん断質点系と呼びます。で、一質点系とは、団子が一つの状態です。団子が二つ以上のものは多質点系と 呼んでいます。

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