日本建築学会大会 (2020年)

吊り配管の地震応答性状と評価法に関する振動台実験（SESTEC 実験 2019.10）○正会員 Eun-Rim Baek*1，Hyoung-Suk Choi *1，Jae-Sung Choi*2
同 吉川 拳人*3，同 姜 在道*4，同 長江 拓也*5，同 梶原 浩一*6，萩原 達也*7
横引き配管，耐震支持，Sa-Sd スペクトルた。本実験では先に耐震支持ありの条件で実験し，その1．はじめに近年の各国における地震被害では，設備機器類の被害後，耐震支持なしの条件で実験した。ここでは JMA 神戸が建物の継続使用性の喪失や，莫大な修繕費用を生むこ波加振の分析結果（管軸方向）を報告する。とがクローズアップされた。2019 年 10 月に釜山大学の

3. 実験結果

Seismic Research and Test Center (SESTEC) において横引き鋼製フレームの上部水平梁位置から給水配位置の伝達給水配管の地震応答実験を実施したので報告する。

関数を図 3 に示す。耐震支持ありの条件では 15 Hz 以上の2. 実験概要

高振動数域で卓越のピークが確認できた。耐震支持なし

本実験の概要を図 1 に示す。配管図面を図 2 に示す。図の条件では，吊り長さ 300 mm の条件で 8.04 Hz，吊り長さ1 (a)に示されるように 2 基の振動台を同時使用した。鋼製

600 mm の条件で 3.37 Hz において卓越のピークが確認できフレームをそれぞれ 3 体，計 6 体配置し，上部水平梁（梁た。両端固定の吊りボルトのヤング係数，断面性能，長せい 300 mm）によって建物の床を模擬した。上部水平梁

さ，支持重量に基づき耐震支持がない場合での固有周期に振動台入力波と同一の入力波を想定できるフレーム剛を求めた。計算値を表 1 に示す。図 4 において伝達関数で性を確保した。給水管には全長 12.9 m，直径 80 mm の鋼得られた固有周期と比較すると，いずれも概ね一致した。

管 (80SU) を用いた。内部は水で満たした。長さ 500 mm

吊りボルトの両端が全塑性モーメントに達した際（図 5）の水平耐力を表 1 に示す。図 6 には上部水平梁に対する給の溝形鋼 (C75x40x5x7) の上に 3 本の給水管を並べて固定し，溝形鋼の両端を鋼製全ねじボルト(M12)で吊り下げた。 水管の相対水平変位の時刻歴波形を示す。耐震支持あり管軸方向に，管径の 3 倍に相当する約 2.4 m 間隔で吊り部の条件では配管の相対変位は微小に抑えられた。耐震支を設置した。吊りボルト上端部について，H 型鋼である上持なしの条件では吊り長さ 600 mm の条件において顕著な部水平梁の下フランジにキリ穴を設けて吊りボルトを通振幅がみられる。図 6 では縦軸に給水管上の記録加速度，し，梁フランジ下面と上面の両側からナットを締めて固横軸に相対変位をとり，履歴を描いた。同図に上部水平定した。吊りボルト下端部は溝形鋼に同様の方法で固定梁の記録加速度に対する最大応答スペクトル (Sa-Sd フォした。吊り長さ l について，300 mm と 600 mm の二種類をーマット) を重ねた。いずれの履歴もピークがスペクトル準備した。吊りボルトが支持する総重量は 410 kgf となっに対応する際の減衰定数 hsp を求めた。耐震支持なしの条件では，初期剛性が固有周期相当の傾きと概ね一致している。吊り長さ 600 mm の条件では，加速度が水平耐力
Pmax 相当の値に達して一定値となる，降伏履歴を見せた。
このときの減衰定数 hsp は 0.3-0.4 であった。

(a) 振動台上の実験装置試験体(b) 吊りボルト

吊り長さ600 mm
吊り長さ300 mm(c) 給水配管試験体
図1(d) 韓国側耐震支持 (e)日本側耐震支持
図22019 年 SESTEC 給水配管振動台実験 単位[mm]配管図面 単位[mm]Shaking table test on seismic dynamic response behaviors and performance assessment of suspended steel water service pipes
Eun-Rim BAEK, Hyoung-Suk CHOI, Jae-Sung CHOI,
Kento YOSHIKAWA, Jae-Do KANG, Takuya NAGAE, Koichi KAJIWARA, Tatsuya HAGIHARA

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4. おわりに設計が可能になる。耐震支持材に求められる強度は，最建築設備耐震設計・施工指針（日本建築センター）な大応答加速度相当の慣性力に基づき設定できる。最大変

どの設備耐震指針類において，吊り配管の吊り支持間隔位は，加速度 Sa-変位 Sd スペクトルを用いて評価できる。

や，吊り支持位置への耐震支持材の敷設間隔等の規定が"This research was supported by a grant (20AUDP-C146352-03) from
Architecture & Urban Development Research Program funded by
Ministry of Land, Infrastructure and Transport of Korean Government."

整備されてきた。適切な実験，理論に基づく分析によって，裏付け資料を充実させることにより，より合理的な300 mm

質量 Σm [kg]水平剛性 k[N/mm]

410.78139.1

固有周期 T [s]0.1210.341

水平耐力 Pmax [N]

5414

2707

振幅比[-]

1113▼8.23 Hz

耐震支持あり支持あり(a)

JMA神戸波50%
JM
A神戸波50%

[sec]
(b)

(c)

耐震支持あり
支持あり

JMA神戸波100%
JM
A神戸波50%▼3.34 Hz

振動数[Hz]図3
固有周期 [s]600 mm

変位[cm]

吊り長さ

変位[cm]

吊り配管システムの諸元と計算値

変位[cm]

表1[sec]

振動数[Hz]

吊り配管の伝達関数

耐震支持なし支持なし

JMA神戸波50%
JM
A神戸波50%[sec]▼ 0.299

変位[cm][]▼ 0.341▼ 0.121 ▼ 0.122

耐震支持なし支持なし(d)

JMA神戸波100%
JM
A神戸波100%

概算 伝達 概算 伝達関数関数

図4

固有周期の比較

図52000

JMA神戸波50%1000

h = 0.10~0.500.10.5 0.30

吊り長さ l300mmの履歴-1000

加速度[cm/s2]

2000

変位[cm]-10-5051010000l ⇒ 600 mm-1000

変位[cm]
0510hsp= 0.45
Pmax 相当
T 相当

0.10.3h = 0.10~0.500.50

吊り長さ l300mmの履歴-2000-15
2000

hsp= 0.22
Pmax 相当
T 相当(b) 支持あり
JMA神戸波100%1000l ⇒ 300 mm

JMA神戸波50%

吊り配管の変位応答時刻歴-1000

吊り長さ l600mmの履歴

15(c)支持なし

-2000
-15

加速度[cm/s2](a) 支持あり-2000-15図6

水平耐力計算条件のポンチ絵

加速度[cm/s2]

加速度[cm/s2]

2000[sec]

変位[cm]-10-50510

吊り長さ l600mmの履歴

15(d) 支持なし
JMA神戸波100%l ⇒ 300 mm
hsp= 0.05
Pmax 相当
T 相当

10000l ⇒ 600 mm-1000-2000-1515

変位[cm]-10-50510hsp= 0.35
Pmax 相当
T 相当

-10-5

図7

吊り配管の弾塑性応答性状と入力波の応答スペクトル (加速度 Sa-変位 Sd フォーマット)

15*1 釜山大学 SESTEC 主任研究員・博士（工学）Pusan National University, SESTEC, Dr. Eng.

*2 UNOVICS ENC Co., Ltd.・博士（工学）UNOVICS ENC Co., Ltd., Dr. Eng.

*3 名古屋大学大学院環境学研究科 大学院生

Graduate School of Environmental Studies, Nagoya University*4 ソウル技術研究院 主任研究員・博士（工学）Seoul Institute of Technology, Dr. Eng.

*5 名古屋大学減災連携研究センター 准教授・博士（工学）DMRC, Nagoya University, Dr. Eng.

*6 防災科学技術研究所 E-Defense 所長・博士（工学）E-Defense, NIED, Dr. Eng.

*7 ネグロス電工株式会社

NEGUROSU DENKO CO., LTD.

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