直下地震による構造物の過渡応答過程における衝撃対策

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11355025
• Research Institution: Chubu University
• Principal Investigator: 野中 泰二郎 中部大学, 工学研究科, 教授 (60027224)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高畠 秀雄 金沢工業大学, 工学部, 教授 (20064462) ; 谷村 真治 大阪府立大学, 工学部, 教授 (30081235) ; 梅田 康弘 京都大学, 防災研究所, 教授 (10025421) ; 河西 良幸 前橋工科大学, 工学部, 教授 (00336489) ; 井元 勝慶 大林組, 技術研究所, 部長(研究職)
• Keywords: 衝撃 / 破壊 / 地震 / 震源過程 / 過渡応答 / 鋼構造 / 兵庫県南部地震

Research Abstract

主として当該年度に得られた研究成果のいくつかを以下に述べる。
直下地震による大型鋼構造物の破壊過程解明のための一つのアプローチとして、鋼製箱型断面柱にぜい性破断が生じた24階建ての実高層建築物に近づけた有限要素モデルを作成し、そのモデルの底部に(のみ),兵庫県南部地震時の各種記録波形を入力して、その構造物モデルの過渡応答時の三次元動的挙動を解析して検討した結果、そのような24階建ての高層建築物に阪神・淡路大震災時に記録された程度の激しい上下・水平方向の揺れが作用するとき、その激しい揺れの作用時とほぼ対応した時刻における大型鋼構造物の過渡応答時において、その構造物中の複数の柱に高い引張応力が発生して、ぜい性破断が生じる可能性が高いこと等がわかった.また、同じ鋼材でも、対象とする材料が小型の試験片のときに比較して大型の鋼部材の場合には、よりぜい性破断が発生しやすくなることが数値シミュレーションの結果、明らかになった。
2種類の橋脚の有限要素モデルに対する数値シミュレーションにより、直下地震動の揺れ初期の激しい上下・水平動の作用時と対応したモデルの過渡応答時の主要応答により、動的破損や破壊の開始が起こる可能性が高くなるときは、その初期の激しい揺れ波形(速度波形)の立上り時間や立下り時間が短いときほど、また解析モデルがより高層や長大となるときであることがわかった.これらの特異な動的挙動は、構造物中を伝わる応力波の影響を考慮することで理解される.
2001年3月24日、瀬戸内海芸予諸島の直下50kmの深さでマグニチュード6.4の地震が発生し、死者2名、負傷者259名、全壊家屋33棟の被害が発生した。現地調査と地震データによる解析の結果、地震は沈み込んでいるフィリピン海プレートの最北端で発生したこと、メカニズム解からプレートが東西に引き裂かれた事がわかった。墓石の移動や転倒調査などによって、地震による加速度分布は、震源に最も近い島の蒲刈町田戸地区では水平加速度として200〜500gal、また大崎町では450galの水平加速度が見積もられた。震源が深かった事もあり、重力加速度を超えるような大加速度はこの地震では生じなかったと考えられる。

Research Products

• [Publications] 梅田康弘: "2000年鳥取県西部地震-前駆的群発地震・本震・余震"自然災害科学. 19巻4号. 501-512 (2001)
• [Publications] 河西良幸: "木造家屋の外部補強構法に関わる鋼管及びアルミ管の衝突実験と解析"第5回構造物の衝撃問題に関するシンポジウム論文集. 269-274 (2000)
• [Publications] 河西良幸: "木造家屋の外部補強構法 その2. 金属製ポールを非緊結にした場合"日本建築学会大会学術講演梗概集(東北). C-1. 311-312 (2000)
• [Publications] 内田一義: "木造家屋の外部補強構法 その1. 金属製ポールを家屋に緊結した場合"日本建築学会大会学術講演梗概集(東北). C-1. 309-310 (2000)
• [Publications] 谷村 真治: "鋼製薄肉円管の連続塑性座屈に関する研究"日本機械学会論文集A編. 66・642. 382-389 (2000)
• [Publications] 世戸 憲治: "質点が離散的に配置された連続棒の横振動"北海学園大学工学部研究報告. 第28号. 373-392 (2001)
• [Publications] 高畠 秀雄: "各種動的解析法における応答性状の相関性"日本建築学会(続)兵庫県南部地震における構造物の衝撃的破壊に関するシンポジウム. 7-20 (2000)