[論文レビュー] Kahramanmaras-Gaziantep, Turkiye Mw 7.8 Earthquake on February 6, 2023: Preliminary Report on Strong Ground Motion and Building Response Estimations

George Papazafeiropoulos, Vagelis Plevris|arXiv (Cornell University)|Feb 25, 2023

Structural Health Monitoring Techniques被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、OpenSeismoMatlabで処理された地震記録を用いて、2023年Mw 7.8のカラママルシュ＝ガジアンティープ地震における強震動および建物応答を分析した。その結果、典型的な建物応答に影響を与える周期における高い応答スペクトル加速度と顕著な垂直方向の地盤動揺れのため、構造物が設計基準を著しく上回る過負荷状態に置かれたことが判明した。これにより、活発な地震帯における設計応答スペクトル値の引き上げを反映するため、トルコの地震設計規準の見直しが不可欠であることが示された。

ABSTRACT

The effects on structures of the earthquake with magnitude 7.8 on the Richter scale (moment magnitude scale) which took place in Pazarcik, Kahramanmaras, Turkiye at 04:17 a.m. local time (01:17 UTC) on February 6, 2023, are investigated by processing suitable seismic records using the open-source software OpenSeismoMatlab. The earthquake had a maximum Mercalli intensity of XI (Extreme) and it was followed by a Mw 7.5 earthquake nine hours later, centered 95 km to the north-northeast from the first. Peak and cumulative seismic measures as well as elastic response spectra, constant ductility (or isoductile) response spectra, and incremental dynamic analysis curves were calculated for two representative earthquake records of the main event. Furthermore, the acceleration response spectra of a large set of records were compared to the acceleration design spectrum of the Turkish seismic code. Based on the study, it is concluded that the structures were overloaded far beyond their normal design levels. This, in combination with considerable vertical seismic components, was a contributing factor towards the collapse of many buildings in the region. Modifications of the Turkish seismic code are required so that higher spectral acceleration values can be prescribed, especially in earthquake-prone regions.

研究の動機と目的

• 強震記録を用いて、Mw 7.8のカラママルシュ＝ガジアンティープ地震が建物性能に与えた影響を評価すること。
• トルコ地震設計規準における設計スペクトル規定と実際の地震要求の乖離を評価すること。
• 応答スペクトルおよび段階的動的解析を含むピークおよび累積的地震動指標を定量化すること。
• 垂直方向の地盤動揺れ成分が構造物の崩壊に与える影響を調査すること。
• 高リスク地域における地震耐性の向上を目的とした設計規準の見直しを提言すること。

提案手法

• マグニチュード7.8の主震の強震記録を、オープンソースのソフトウェアOpenSeismoMatlabを用いて処理すること。
• 2つの代表的記録について、弾性応答スペクトルおよび一定延べ性（等延べ性）応答スペクトルを算出すること。
• 異なる地震動強度下での構造物の耐力評価を目的とした段階的動的解析（IDA）を実施すること。
• 多数の記録の加速度応答スペクトルをトルコ地震設計規準の設計スペクトルと比較すること。
• 複数周期におけるピーク地盤加速度（PGA）、ピーク地盤速度（PGV）、および周期ごとの応答スペクトル加速度（Sa）を分析すること。
• 垂直方向地震成分が構造物の要求応力および崩壊リスクに与える寄与度を評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 実際の地震要求が、トルコ地震設計規準で規定された設計スペクトルをどの程度上回ったか。
• RQ2 垂直方向の地盤動揺れ成分が構造物応答および崩壊リスクにどのように影響したか。
• RQ3 主震発生時における観測された応答スペクトル加速度値は、規準で規定された値と比べてどうであったか。
• RQ4 記録された動揺れの応答スペクトルは、トルコ規準における弾性設計スペクトルとどのように比較されるか。
• RQ5 段階的動的解析の結果、設計耐力を超える構造的過負荷がどの程度認められたか。

主な発見

• 地震により、典型的な建物応答に影響を与える周期において、トルコ地震設計規準で規定された値を著しく上回る応答スペクトル加速度が発生した。
• 構造物は、設計意図をはるかに超える地震要求にさらされ、深刻な過負荷状態に置かれたことが示された。
• 強い垂直方向の地盤動揺れ成分が、観察された建物の崩壊に顕著な寄与をした。
• 記録された動揺れの加速度応答スペクトルは、複数周期にわたり一貫してトルコ規準の設計スペクトルを上回った。
• 本研究の結果は、活発な地震帯における設計応答スペクトル値の引き上げを反映するため、トルコ地震設計規準の見直しが必要であることを裏付けた。
• 主震およびMw 7.5の後震が発生させた地盤動揺れは、多くのRC造建物の耐力限界を超えており、広範な破壊を引き起こした。