[論文レビュー] Dynamic Behaviour of the first instrumented building in France: The Grenoble Town Hall

Clotaire Michel, Philippe Guéguen|ArXiv.org|Sep 25, 2007

Structural Health Monitoring Techniques参考文献 7被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、フランス初の計測済み建物であるグルノーブル市役所の動的挙動を、連続的な加速度計測データと環境振動試験を用いて提示する。1次モード（1.15 Hz）、2次モード（1.22 Hz）、3次モード（1.44 Hz）を同定し、ML=4.6の地震データを用いてモードモデルを検証することで、微小振幅条件下における環境振動によるモード同定の信頼性を示している。

ABSTRACT

The French Accelerometric Network (RAP) launched in November 2004 a marked operation for the seismic behaviour assessment of a typical French building. The main goal of this project is to collect accelerometric data in the building and use them to calibrate models or alternative tools used for the seismic behaviour assessment. The final goal of this project is to help the vulnerability assessment of cities in moderate seismic hazard countries. The French Accelerometric Network (RAP) chose to install a permanent network of 6 accelerometers recording continuously the vibrations of the Grenoble City Hall at the basement and at the top. The 13-story building is a RC shear walls building, typical of the RC structures designed at the end of the 60's in France. All the data collected in the building are available on the online access database of the RAP. In addition to the permanent network, an ambient vibration experiment has been performed in 36 points of the whole building. Using the Frequency Domain Decomposition method, these data allowed estimating precisely the different modes of vibration of the structure for low amplitudes. Only the first bending modes in each direction (1.15 and 1.22 Hz) and the first torsion mode (1.44 Hz) are excited. We compared the frequencies obtained using ambient vibration to those for a moderate earthquake recorded by the permanent network. Thanks to the continuous recording, a statistical approach of the torsion mode pointed out the position of the centre of rotation of the building. A modal model extracted from ambient vibrations is proposed and validated thanks to the earthquake recordings collected in the building during the ML=4.6, September 8th 2005 Vallorcine (Haute-Savoie, France) earthquake.

研究の動機と目的

• 1960年代に建設された鉄筋コンクリート剪断壁構造の典型的な建物の耐震挙動を評価すること。
• 地下階および屋上に設置された6台のセンサーから得られる恒常的な加速度計測データを用いて構造モデルを補正すること。
• 実際の中規模地震（ML=4.6）のデータを用いて、環境振動試験から得られたモードパラメータを検証すること。
• 低～中程度の地震危険地域に位置する都市部における耐性評価手法を改善すること。
• 連続監視におけるねじりモード挙動の統計的分析を通じて、建物の回転中心を特定すること。

提案手法

• 13階建てのRC剪断壁建物の地下階および屋上に、恒常的な振動記録を目的とした6台の加速度計の恒久的ネットワークを設置すること。
• 構造全体の36か所で環境振動試験を実施し、微小振幅の動的応答を捉えること。
• 周波数領域分解（FDD）法を用いて、環境振動データからモード振動数およびモード形状を抽出すること。
• 2005年9月8日における中規模地震（ML=4.6）で記録された振動数と、環境振動から得られたモード振動数を比較すること。
• 連続的なねじりモードデータの統計的分析を用いて、建物の回転中心を推定すること。
• ヴァロルシン地震の強震記録を用いて、環境振動から得られたモードモデルを検証すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 グルノーブル市役所は、環境励振下でどのような支配的振動モードを示すか？
• RQ2 環境振動による同定されたモード振動数は、中規模地震で観測されたものとどのように比較できるか？
• RQ3 連続的なねじりモード監視から、建物の回転中心を信頼性高く推定できるか？
• RQ4 環境振動データは、既存建物の動的モデルの検証および補正にどの程度活用できるか？
• RQ5 中程度の地震危険地域に位置する1960年代のRC剪断壁建物の動的挙動は、理論的期待とどの程度一致するか？

主な発見

• 環境振動データを用いて、2つの主要方向における1次曲げモードがそれぞれ1.15 Hzおよび1.22 Hzで同定された。
• 1次ねじりモードは1.44 Hzで、環境振動および地震誘発振動の両方で顕著な励振が観察された。
• 環境振動から得られたモード振動数は、ML=4.6のヴァロルシン地震で記録されたものと強く一致した。
• ねじりモードの統計的分析から、安定した回転中心が得られ、建物の対称的動的応答が確認された。
• 環境振動から得られたモードモデルは、2005年の地震における強震記録を用いて、成功裏に検証された。
• 本研究は、環境振動試験と連続監視を組み合わせることで、既存建物の耐震評価に信頼性のあるデータが得られることを確認している。