JP5469970B2 - 地震リスク評価システム - Google Patents
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Description
先ずユーザは、地震リスク評価を行う評価対象を決定する。ここでは、前述したように、医薬用検体の長期安定性試験及びその安定性試験室(安定性試験システム)を評価対象とする。
次に、図3,4を参照しながら、解析条件設定部21が実行する設計用入力波形の作成手順について説明する。解析条件設定部21の床定常振動データ入力部211は、解析対象物が設置されている建屋の1階又は2階の床面の振動応答データを、システム1に入力して記憶させる。床面の振動応答データは、図示は省略するが、建屋の1階及び2階の床面における所定箇所に設置した加速度センサによって計測した、床面の定常振動の時刻歴加速度データ(床面垂直方向)である(図4のP41参照)。入力装置11は、計測した時刻歴加速度データをシステム1に入力し、記憶装置13はそれを記憶する。
次に、図3,5を参照しながら、解析条件設定部21が実行する解析対象物の応答出力の算出手順について説明する。解析対象物入力部217は、前述したように、ユーザにより予め選定されて記憶装置13に記憶されている解析対象物に関する情報を読み出し(図5のステップS51)、FEMモデル入力部218は、読み出した解析対象物に関する情報に基づいて、各解析対象物のFEMモデル57を作成する(ステップS52)。このFEMモデル57の作成は、図示は省略するが、出力装置12の出力(ディスプレイの表示)と、入力装置11の入力(ユーザによる入力装置11の操作)とに基づく、インタラクティブな操作によってFEMモデル57を作成するようにしてもよいし、予め別途作成したFEMモデル57を入力装置11を通じて、システム1に入力するようにしてもよい。ここで作成又は入力された、各解析対象物のFEMモデル57は、記憶装置13(及びデータ記憶部24)に適宜記憶される。
地震入力を受ける構造物は、地震動を受ける間及び地震動の終了後も、その機能を維持していなければならず、各種の機械や構造物を設計する上で、安全性は重要な意味を持つ。安全性を評価する方法には大別して2つの方法がある。一つは安全率の概念による方法であり、もう一つは信頼性の概念による方法である。安全率の概念による方法は、機械や構造物に作用する荷重及びその強度は確定量であるとし、設計荷重が強度を安全率で除した値(許容荷重)以下となるように設計する決定論的な考え方である。このようにして設計された機械や構造物は、荷重や強度が確定量であれば、設計荷重の安全率倍までの荷重に対して損傷することなくその機能を保つはずである。しかしながら実際には、荷重及び強度は確定量であることは稀で、あるばらつきを有する不確定量である場合がほとんどである。このような場合には、設計荷重の安全率倍よりも低い荷重であっても損傷が生じる可能性がある。このように安全率の概念による評価方法は、損傷の確率という概念でしか評価することができない。
初通過破壊の発生確率は、損傷確率演算部22の初通過破壊確率算出部221が算出する。図6は、初通過破壊の発生確率の算出手順を示している。解析対象物の耐力(材料物性)及び外力(前記の解析対象物の応答出力59)を、それぞれ確率変数R及びSで表す。図6のP61,P62に示すように、R及びSの確率密度関数をそれぞれ、fR(r)、fS(s)とし、R≦Sが破壊を、R>Sが非破壊を表すものと考える。尚、ここでの「破壊」は、構造耐力の指標値が、外力効果の指標値を超えるという意味であり、構造物が実際に破壊することを意味するものではない。
滑動の発生確率は、損傷確率演算部22の滑動確率算出部222が算出する。図7は滑動の評価式を算出する手順を示している。滑動は、一般的には、地震時に入力地震力を受けることによって、対象物が元の場所から移動をする現象をいう。ここでは、地震外力Fが最大静止摩擦力Ffを上回ったときに、対象物が滑動したとみなす(F≧Ff)。つまり、ここでは地震入力を受けた際の対象物の滑り始めを滑動現象として判定する。滑り始めによる滑動判定は最も厳しい条件であり、これによって信頼性の観点からも、安全側の評価を行うことになる。
転倒の発生確率は、損傷確率演算部22の転倒確率算出部223が算出する。図8は転倒の評価式を算出する手順を示している。ここで転倒とは、地震時に入力地震力を受けることによって、対象物がある支点を中心として回転運動をする現象をいう。転倒評価としては、転倒を動的な現象と捉えて、より厳密な推定式を求めるものも存在している。ここでは最も厳しい条件である静的加速度を用いた判定条件を利用する。このことにより、滑動の評価と同様に、安全側の評価を行うことになる。
このシステム1においては、複数シナリオ地震に対する損傷モードである累積損傷破壊を、疲労破壊と考える。一般に疲労強度特性は、縦軸に応力振幅を真数または対数で,横軸に疲労寿命を対数でとったS−N線図を用いて評価される。ここで疲労寿命は、ばらつきを有するため、このS−N線図上の各点に、その点での破壊確率、つまり疲労破壊が起こる確率を求めてグラフに取り込むP−S−N線図を用いることによって、S−N線図のばらつきを考慮する(図9参照)。尚、この破壊確率曲面は縦軸が応力振幅σ、横軸が繰り返し数Nf、高さが破壊確率Pfを表している。
リスク評価部23は、前記の損傷確率演算部22における各算出部221〜224が算出した各損傷モードの発生確率と、予めユーザによって、入力装置11を通じてシステム1に設定入力されて、記憶手段13に記憶されている影響度と、に基づいて、リスクを算出する。具体的には、このシステム1では、前述したように、FMEAを基にして、地震リスクに特化したS−P−FMEAを定義している。このS−P−FMEAでは、各解析対象物の損傷モード(一般的なFMEAにおける故障モードに相当)の発生確率と、当該解析対象物の価値損失の大きさを表す影響度との積を、地震によるリスクと定義して、地震リスクの定量的な指標とする。S−P−FMEAは、一般的なFMEAと比較したときに、損傷モードの発生確率を含めている点が特徴的である。
11 入力装置(入力部)
12 出力装置(出力部)
13 記憶装置(記憶部)
14 演算処理装置(演算処理部)
Claims (6)
- 所定の評価対象の地震リスクを評価する地震リスク評価システムであって、
ユーザが操作可能に構成されて、当該操作に対応した情報を出力する入力部、
各種の情報を、前記ユーザが認識可能に出力する出力部、
各種情報を記憶する記憶部、及び、
前記入力部、出力部及び記憶部に対し情報の授受可能に接続され、各種の演算を実行する演算処理部、を備え、
前記記憶部は、地震発生時に損傷を受けることによって、前記評価対象に影響を及ぼし得る解析対象物に関する情報を記憶しており、
前記演算処理部は、
前記解析対象物に関する情報を前記記憶部から読み込み、
前記解析対象物に入力される地震動を模擬した設計用入力波形が前記解析対象物に入力されたときの応答出力を、前記記憶部に記憶されている所定の応答算出式に従って算出し、
前記算出した応答出力と、前記解析対象物の耐力に関連する特性とに基づき、前記応答出力及び耐力に関連する特性の内、少なくとも応答出力を確率変数として、前記解析対象物に損傷モードが発生する確率である損傷確率を、前記記憶部に記憶されている所定の確率算出式に従って算出し、
前記算出した損傷確率と、前記記憶部に記憶されている前記解析対象物に損傷モードが発生したときの価値損失の大きさを表す影響度の情報と、に基づくリスク評価結果を作成し、
前記作成したリスク評価結果を、前記出力部を通じて出力し、
前記演算処理部は、単一回の地震動に起因する損傷モードとして、初通過破壊、滑動、及び転倒の内の少なくとも1つの損傷モードの発生確率を算出する地震リスク評価システム。 - 所定の評価対象の地震リスクを評価する地震リスク評価システムであって、
ユーザが操作可能に構成されて、当該操作に対応した情報を出力する入力部、
各種の情報を、前記ユーザが認識可能に出力する出力部、
各種情報を記憶する記憶部、及び、
前記入力部、出力部及び記憶部に対し情報の授受可能に接続され、各種の演算を実行する演算処理部、を備え、
前記記憶部は、地震発生時に損傷を受けることによって、前記評価対象に影響を及ぼし得る解析対象物に関する情報を記憶しており、
前記演算処理部は、
前記解析対象物に関する情報を前記記憶部から読み込み、
前記解析対象物に入力される地震動を模擬した設計用入力波形が前記解析対象物に入力されたときの応答出力を、前記記憶部に記憶されている所定の応答算出式に従って算出し、
前記算出した応答出力と、前記解析対象物の耐力に関連する特性とに基づき、前記応答出力及び耐力に関連する特性の内、少なくとも応答出力を確率変数として、前記解析対象物に損傷モードが発生する確率である損傷確率を、前記記憶部に記憶されている所定の確率算出式に従って算出し、
前記算出した損傷確率と、前記記憶部に記憶されている前記解析対象物に損傷モードが発生したときの価値損失の大きさを表す影響度の情報と、に基づくリスク評価結果を作成し、
前記作成したリスク評価結果を、前記出力部を通じて出力し、
前記演算処理部は、複数回の地震動に起因する損傷モードとして、累積損傷破壊の発生確率を算出する地震リスク評価システム。 - 所定の評価対象の地震リスクを評価する地震リスク評価システムであって、
ユーザが操作可能に構成されて、当該操作に対応した情報を出力する入力部、
各種の情報を、前記ユーザが認識可能に出力する出力部、
各種情報を記憶する記憶部、及び、
前記入力部、出力部及び記憶部に対し情報の授受可能に接続され、各種の演算を実行する演算処理部、を備え、
前記記憶部は、地震発生時に損傷を受けることによって、前記評価対象に影響を及ぼし得る解析対象物に関する情報を記憶しており、
前記演算処理部は、
前記解析対象物に関する情報を前記記憶部から読み込み、
前記解析対象物に入力される地震動を模擬した設計用入力波形が前記解析対象物に入力されたときの応答出力を、前記記憶部に記憶されている所定の応答算出式に従って算出し、
前記算出した応答出力と、前記解析対象物の耐力に関連する特性とに基づき、前記応答出力及び耐力に関連する特性の内、少なくとも応答出力を確率変数として、前記解析対象物に損傷モードが発生する確率である損傷確率を、前記記憶部に記憶されている所定の確率算出式に従って算出し、
前記算出した損傷確率と、前記記憶部に記憶されている前記解析対象物に損傷モードが発生したときの価値損失の大きさを表す影響度の情報と、に基づくリスク評価結果を作成し、
前記作成したリスク評価結果を、前記出力部を通じて出力し、
前記演算処理部は、リスク評価として、
各解析対象物についての損傷の発生確率と影響度とを含むFMEAワークシートを作成し、
地震発生時に、前記評価対象の損傷を生じ得るイベントの発生プロセスを、イベントツリー解析と前記FMEAワークシートとの組み合わせによって解析して、前記イベントの発生確率及び当該イベント発生による影響度を算出する地震リスク評価システム。 - 請求項3に記載の地震リスク評価システムにおいて、
前記演算処理部は、
前記イベントの発生確率を震度階級毎に算出すると共に、前記イベントの発生確率、当該イベント発生による影響度及び震度階級の3つのパラメータを含むリスクマトリックスを作成し、これを前記出力部を通じて出力する地震リスク評価システム。 - 所定の評価対象の地震リスクを評価する地震リスク評価システムであって、
ユーザが操作可能に構成されて、当該操作に対応した情報を出力する入力部、
各種の情報を、前記ユーザが認識可能に出力する出力部、
各種情報を記憶する記憶部、及び、
前記入力部、出力部及び記憶部に対し情報の授受可能に接続され、各種の演算を実行する演算処理部、を備え、
前記記憶部は、地震発生時に損傷を受けることによって、前記評価対象に影響を及ぼし得る解析対象物に関する情報を記憶しており、
前記演算処理部は、
前記解析対象物に関する情報を前記記憶部から読み込み、
前記解析対象物に入力される地震動を模擬した設計用入力波形が前記解析対象物に入力されたときの応答出力を、前記記憶部に記憶されている所定の応答算出式に従って算出し、
前記算出した応答出力と、前記解析対象物の耐力に関連する特性とに基づき、前記応答出力及び耐力に関連する特性の内、少なくとも応答出力を確率変数として、前記解析対象物に損傷モードが発生する確率である損傷確率を、前記記憶部に記憶されている所定の確率算出式に従って算出し、
前記算出した損傷確率と、前記記憶部に記憶されている前記解析対象物に損傷モードが発生したときの価値損失の大きさを表す影響度の情報と、に基づくリスク評価結果を作成し、
前記作成したリスク評価結果を、前記出力部を通じて出力し、
前記記憶部は、前記解析対象物が設置されている床面の定常振動の時刻歴加速度データの計測値と、地震動の経時特性を示す所定の関数と、を記憶しており、
前記演算処理部は、前記計測値と前記関数とを組み合わせた波形を作成すると共に、前記入力部を通じて設定入力された震度階級に応じて、前記波形の振幅を増幅することによって、前記設定入力された震度階級に対応する、前記設計用入力波形を作成する地震リスク評価システム。 - 所定の評価対象の地震リスクを評価する地震リスク評価システムであって、
ユーザが操作可能に構成されて、当該操作に対応した情報を出力する入力部、
各種の情報を、前記ユーザが認識可能に出力する出力部、
各種情報を記憶する記憶部、及び、
前記入力部、出力部及び記憶部に対し情報の授受可能に接続され、各種の演算を実行する演算処理部、を備え、
前記記憶部は、地震発生時に損傷を受けることによって、前記評価対象に影響を及ぼし得る解析対象物に関する情報を記憶しており、
前記演算処理部は、
前記解析対象物に関する情報を前記記憶部から読み込み、
前記解析対象物に入力される地震動を模擬した設計用入力波形が前記解析対象物に入力されたときの応答出力を、前記記憶部に記憶されている所定の応答算出式に従って算出し、
前記算出した応答出力と、前記解析対象物の耐力に関連する特性とに基づき、前記応答出力及び耐力に関連する特性の内、少なくとも応答出力を確率変数として、前記解析対象物に損傷モードが発生する確率である損傷確率を、前記記憶部に記憶されている所定の確率算出式に従って算出し、
前記算出した損傷確率と、前記記憶部に記憶されている前記解析対象物に損傷モードが発生したときの価値損失の大きさを表す影響度の情報と、に基づくリスク評価結果を作成し、
前記作成したリスク評価結果を、前記出力部を通じて出力し、
前記評価対象は、所定の検体の保存安定性を試験するための環境試験装置である地震リスク評価システム。
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