自然研、木造高層建築物の耐震性を地震シミュレータ試験で調査へ

家づくり

画像：自然災害工学研究インフラ (NHERI) TallWood プロジェクト / LEVER Architecture の建設現場のレンダリング

コロラド州立大学 (CSU) の工学研究者が重要な役割を果たしている自然災害工学研究インフラ (NHERI) のトールウッド プロジェクトは、一連の大地震を実物大でシミュレートすることにより、高層木造建築物の復元力を調査することを目的としています。この春完成した 10 階建てのマスティンバービルは、これまで地震シミュレーターまたは振動台でテストされた世界で最も高い実物大のビルです。 この研究プロジェクトは米国国立科学財団から資金提供を受けています。

土木工学科の教授で耐震解析と復元力の専門家であるジョン・ファン・デ・リント氏は、長年の同僚で元学生のシリン・ペイ氏とともにこのプロジェクトに取り組んでいる。

プロジェクト全体を通じて、ファン デ リントと CSU の学生は、建物が受けた損傷を回復力の観点から評価し、地震後に建物が通常の機能に戻るまでにどれくらいの時間がかかるかを推定するのに役立ちます。 専門用語は「機能回復」であり、これが米国における構造設計コードの将来となる可能性が高いとファン・デ・リンツ氏は述べた。

チームは、地震の危険性が高い地域に適した、高さ 10 階建ての質量木材揺動壁横システムを設計しました。 この新しいシステムは、設計レベルの地震による建物の損傷が最小限に抑えられ、まれな地震の後でも迅速に修復できることを意味する、復元性能を目的としています。

ペイ氏によると、この揺動壁システムは、大きな張力がかかる鋼製ケーブルまたはロッドを使用して地面に固定された無垢材の壁パネルで構成されています。 「横方向の力を受けると、木製の壁パネルが前後に揺れ、地震の影響が軽減されます。そして、地震が過ぎると、鋼鉄の棒が建物を鉛直方向に引き戻します」と同氏は述べた。

揺動システムによって誘発されるこの地震動により、建物の内部および建物を覆う、外壁、内壁、階段など、復元力が重要な非構造コンポーネントが大きな影響を受けます。

プロジェクト チームは、床から床にまたがるため、階間の相対的な動きの影響を受ける安全性が重要な非構造コンポーネントに焦点を当てました。 この建物は、4 つの外部ファサード アセンブリ、多数の内壁、および 10 階建ての階段塔を備えています。 外側のエンベロープは、建物を極端な温度や気象現象から保護する必要があります。一方、階段は、居住者が安全に退出し、初期対応者が建物のすべてのフロアに継続的にアクセスできるように機能し続けなければなりません。

テストは世界で唯一の屋外振動台で５月に開始される予定。 カリフォルニア大学サンディエゴ校のエングルカーク構造工学センターにあるこの地震シミュレータは、NSF の自然災害工学研究インフラストラクチャの一部であり、NSF の資金提供により、最近、完全な 3D 地震動を再現するために 6 自由度にアップグレードされました。地震の際に起こります。 また、最大 2,000 トン、つまり 400 万ポンド以上のペイロードをテストできるようになりました。

テストでは、マグニチュード 4 からマグニチュード 8 までのリヒター スケールの地震マグニチュードの範囲をカバーする、以前の地震で記録された地震動をシミュレートします。これは、テーブルを少なくとも 1g まで加速することによって行われます。これにより、建物の上部は 1 グラムまで加速される可能性があります。 3gsくらい。