街路灯の地震波過渡応答解析

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街路灯の地震波過渡応答解析

2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震により街路灯の挙動を推測するための計算をした。

主要構造であるベースプレートやポールは板要素で、信号機や照明具はソリッド要素で計算モデル化し、アンカーボルト固定部に東北地方太平洋沖地震の加速度(宮城県:築館)をかけて過渡応答解析を実施した。


計算モデルと入力地震波形


計算開始から67.0sec後には地面とポール先端は初期の位置から600mmも変位している。

街路灯の絶対変位の時刻暦


地面から見たポール先端の最大変位は66.6sec後に131mmとなっている。

地面から見た街路灯ポール先端の変位の時刻暦


ポール根元の最大応力は67.0sec後にリブ周辺が263MPaとなっており、材料の降伏値を235MPaとすれば永久変形が残る。

街路灯ポールの応力の時刻暦
街路灯のミーゼス応力 街路灯のミーゼス応力(根元部)

※変形は特徴を把握しやすいように誇張(×2)して表示してある

そこで信号機と照明具の重量を2/3に、即ち33%軽量化できたとした場合の効果を推定すると、地面から見たポール先端の最大変位は68.65sec後に119mm(9%減)となっていた。

地面から見た街路灯ポール先端の変位の時刻暦


またポール根元の最大応力は66.95sec後に209MPa(21%減)となり、材料の降伏値235MPaを下回る。

街路灯ポールの応力の時刻暦
街路灯のミーゼス応力 街路灯のミーゼス応力(根元部)
   

街路灯(信号機)の地震応答アニメーション


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