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

2000 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) ; 坪田 張二 鹿島建設, 技術研究所, 部長 ; 中山 昭夫 福山大学, 工学部, 教授 (70026235)
• Keywords: 衝撃 / 破壊 / 地震 / 震源過程 / 木造家屋 / 跳び石 / 兵庫県南部地震

Research Abstract

これまでに得られた研究結果のいくつかを以下に述べる。
先ず震源過程に関連して、地震時に観測される飛び石現象は土質媒体の共振運動によってほぼ説明できる。
初期破壊はほとんどの本震に見られるが、鳥取県西部地震においても約3秒間の明瞭な初期破壊が観測された。初期破壊の継続時間は、これまでに得られたマグニチュードとそれとに関する経験式を満たすものである。初期破壊と第2の大破壊の振幅比は基盤強震観測網の加速度波形で5-6倍、また速度波形に変換したものの15倍である。初期破壊に比べて第2の破壊のほうが、より長周期の波を放出した。初期破壊はその活動域から出発し、3秒間に南東方向のやや深い方向に約7km進んだ。そこで新たに第2の破壊が出発し、破壊はさらに上方に向かって進んだ後、北西の浅いところ、すなわち初期破壊の上方において最大3m程度の食い違いを生じた。この地震発生直後に稠密な余震観測が行われ、現在くわしい速度構造が求められつつある。その結果を用いて初期破壊、第2の大破壊の開始点及び食い違いの最終分布が再決定される予定である。
阪神・淡路大震災においては、死者6000人以上の大部分が木造倒壊家屋の下敷きになって亡くなった。そのような家屋の倒壊を最小限に止める手段の一つとして、木造家屋を外側から補強する構法を検討した。全倒壊木造家屋の70%相当は一定の方向に倒壊し、2階建では2階以上がそのまま残され1階が横から押し潰される形が多かったとの報告や、土台がパルス的な震動を受け一気に足払いされたように倒壊したとの見解もある。そこで、家屋の1階が「足払い」されないように、しかも「簡便で、居ながらにして施工できる外部耐震補強構法」を考案し、各種の地震波による動的解析や実験によってその有効性を、確認した。その耐震補強は、木造家屋の周囲に配した金属製ポールと家屋を2階で緊結(タイト式)または非緊結(バウンド式)とするもので、木造家屋の地震力をポールに負担させようとするものである。非緊結(バウンド式)の場合には、ポールと木造家屋の間に衝突現象が生ずるが、衝突を考慮した地震応答解析法を開発した。更に、金属ポールの支持部固定時の変形能力を実験的に把握するとともに3次元非線形有限要素法によるシミュレーションを行い、耐震補強効果の評価が可能となった。耐震補強効果を更に確実なものとするためには、ポールさせた載荷実験を行うとともに、地盤とポールの相互作用を考慮した3次元非線形弾塑性解析を実施した。

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)