地震の時、タワーマンションは大丈夫？　　その5

マンションだと引張破断はない？？

そんなわけ無いでしょ。
直下型だと、下からドンと突き上げられるから、空中に浮き上がろうとする
何万トンものマンション自体が上に引張り上げますよ。

ゴムの接着が剥がされた後、強烈な横揺れが襲うと、建物の地下部分が地面と強く衝突し、
タワーマンションがボッキリ折れるかも。

確かに、上物の変形が少ない場合に、軸力がマイナスになることは少ないと思いますが、
2008年の岩手宮城内陸地震では、最大で上下動3866ガルを記録しています。
直下型の地震に遭うと、上物の変形が少なくても、軸力がマイナスになることはあり得ますね。

またマンションだと底板の変形が少ないと言っても、ある程度はあると思うので、
積層ゴムの上下方向の許容値は、軸力がマイナスになる1000ガル程度と考えていいのでしょうか？


また、以前お聞きしたのですが、
設計の際に考えられている、せん断ひずみが何%程度なのでしょうか？
その際に、考えている揺れは、どの程度なのでしょうか？
例えば、１ヘルツで400ガル程度などと教えていただけると参考になります。

また、以前>>90さんがおっしゃっていたのですが、

> なお、固有振動数についても規定はありません。
> 建物全体の系について、固有周期を算出しますが参考程度で、
> 基本的には人工地震動を入力した結果得られた応力・変位が
> 免震装置の性能を超えていないかを確認します。

とのことですが、このことは、この推定には、応答関数を使って、
建て物の重さと積層ゴムから単純に計算される固有振動に変換して、
求めているのではなくて、建て物のゆがみを加えた有限要素法などの
振動シミュレーションで求めているのでしょうか？

この辺りでも、結果はずいぶん変わってくると思われるので、
その辺りも教えてくださると助かります。

>>104
それおかしいでしょ？
下から突き上げる地震力はあるが
戻るときは重力じゃないの？
建物が最頂点の時でも免震装置には０じゃなくて自重分がっつり掛かってるでしょ？
その直後が一番免震装置にかかる力が小さくなるけどマイナスにはならないでしょ？
下に戻す力が重力だけじゃなくても自重分を凌駕するような力はかからない

>>107
今、まことしやかに学者たちが言っている関東M8の直下型が来たら・・・
下からの強い突き上げで、マンションは一気に上に行こうとする。
次の瞬間、地面はすごい勢いで下に落ちるから、強い力でゴムを引張る。
質量の大きいマンションほど、上に行こうとする慣性は高いから、接着が剥がれる。
さらに考えなければいけないのは、縦揺れは１回ではないということだ。
マンションが落ちてきてゴムが縮み、その後の上への振動と一致したときは、
バネの効果でもっと大きく上に大きく跳ね上がる。

>>107

その免震装置で、ラーメン構造の超高層とスーパー・ウォール構造の壁式主体の超高層とどちらが強いか？　考えてしまった。

ラーメン構造は、スーパー・ウォール構造の壁式よりもたわみやすい事からです。

>>108
>次の瞬間、地面はすごい勢いで下に落ちるから、強い力でゴムを引張る

地面はすごい勢いで下に落ちる
コレの意味がわからない
すごい勢いって何の力が働いてそんな勢いつくの？

＞＞１０８
あまりに抽象的じゃないか？

>>106
今まで、地震の上下動といえば地表で300gal程度が相場だと考えられてましたが、
おっしゃるとおり2008年の岩手宮城内陸地震でははるかに上回る
加速度が記録されています。
地盤の特性によるものらしいのですが、ようやくそんな現象がある、程度まで
理解が進んだ位でそれが建物に及ぼす影響が明らかになったわけではないと思います。

上下動の考え方について、1000galがおおむね目安になります。
先の3000galを超える地震も、数値だけを見れば超えていますが、
極短期のピークのみを取り出しているので、あまり問題にならないのではないかと
個人的には思っております。

お尋ねの件については、
>とのことですが、このことは、この推定には、応答関数を使って、
>建て物の重さと積層ゴムから単純に計算される固有振動に変換して、
>求めている
これは、告示免震の簡易計算で用いられる方法です。
超高層免震では時刻歴応答解析を行いますので、部材を個々にモデル化して
有限要素法で一応解析しています。
ですので、建物形状や剛性分布を考慮した結果となっています。

設計の詳しい内容は、販売店の方に聞かれるのが一番ですが。。。。
せん断ひずみのクライテリアは大体200%目標かと思います。
これも、積層ゴムの径によってかなり違うのでケースバイケースです。
固有振動数については、模擬地震動を告示スペクトルに適合させるように
作成していますが、これ以上はあまりに長くなるので割愛。

細かい数値については、各物件ごとで異なりますので、
設計者に問い合わせるのが一番かと思います。

>>112さん

どうもありがとうございました。
大分理解が進みました。

せん断は200%程度が目標となると、限界値の大体半分程度ですね。
上手ものの揺れも考慮して、振動限界を計算していると分かると、
そこには、ある程度安心感は出ますね。

そして、実際に1000ガルの上下動が来た時には、免震構造のタワーマンションだけでなくて、
特に重量が重い、多くの構造物に被害がでると思われるので、直下型地震が来た場合の危険性は、
免振だから動向というレベルではないことも理解しています。
ただ、ある程度の目安を知りたかったので質問しました。

ありがとうございました。

>>113
一部補足。
限界ひずみ400%は完全に圧縮方向の支持能力を失いますので、
本当の本当の限界です。

引張面圧とせん断ひずみについてはあまり研究されてないかもです。

>>114さん

補足どうもありがとうございました。
何となく免震構造のマンションとは、どういったものか分かった気がします。


もしよろしければ、制震構造のマンションについて教えてください。

マンションのHPなどでは、制震構造を謳っているマンションもそれなりにありますが、
建物自体の固有振動に対応できるような大きな制震装置が付いているのでしょうか？
そのような装置は実際に作るのはとんでも無く困難だと思うので、
建て物の各階の壁の一部に制震装置を入れているのだと理解していますが、
この理解は正しいでしょうか？

そうすると、短周期の振動には効果を出すと思うのですが、
長周期の振動に対しては殆ど効果は無く、寧ろ、振動を増幅する危険性もあるように感じます。
この理解で正しいのでしょうか？

制震装置はショックアブソーバーだから、振動を増幅させることはないんじゃね？
しかし、免振が直下型のマイナスＧを考慮していなかったとは！
タワーマンションが倒壊してから、想定外でしたってか？
液状化しない広い土地に、免振装置付きの軽鉄骨の平屋住宅が一番安心？
命を金で買う時代か。

>>116さん

私の理解では、制震装置は比較的遅い振動に固有振動を持たせた系だと思っています。

地震に対する主な効果としては、速い振動を、ゆっくりした振動に変換させて、
振動の加速度を落して衝撃を抑えるものだと思っています。
勿論、振動の振幅を減衰させる効果はありますが、
その減衰時間はそこまで速いものではないと…。

例えば、ゴムの棒を横に振った時を考えると、
もの凄く速く振ると、振る速度にゴムが応答できずに、そこまで揺れないけど、
ゆっくり振ると、固い棒を振る時より大きく揺れるという感じのものだと思っています。

免振のゴムって、やっぱり切れるんですか？
http://allabout.co.jp/r_house/gc/29290/3/
＞タワー状の建物に積層ゴムなどの免震装置を付けると、地震のときにゴムが強く引っ張られ、最悪の場合は切断されてしまう可能性があるためです。平たい建物より細長い建物のほうが倒れやすいという、ごく単純な仕組みが原因です。建物の短辺に対する高さの比を「搭状比」といいますが、この搭状比が４を超える細長い建物は、一般的に免震の効果が出にくいと言われています。

>>117
制震は専門ではないのですが、ちょっと違うと思います。
耐震の場合は、地震を受けた場合に変形してひび割れたり
塑性変形することでエネルギを吸収しますが、
制震の場合は、ダンパーで吸収して躯体の損傷を抑えます。
ですので、変形を抑えることができます。
応答加速度や速度も、若干マイルドになりますが、
ゆっくりしたものに変換するものではないです。

免震と比較すると、免震はゆっくりした揺れにして
建物に地震動が入力しないようにする発想ですが、制震は
入ってきた振動エネルギをダンパで消費しようといった違いです。
耐震は、もともとの躯体で根性でがんばりましょうの世界です。

というわけで、制震構造と耐震構造の差は応答変位に出てきて、
地震時の応答速度や加速度はあんまり変わらないので、
違いは体感できないかと思いますです。

マンションの制震の件は、個人的には無意味かと思います。
RCは、ひび割れによる履歴エネルギでだいぶ食うことができますので、
ダンパー引っ付けても、劇的に低減することはないです。
細かく計算したことがないので、確かではないですが。。。
やはり制震は、ある程度大きな変形になるS造超高層向けの
技術かと思いますので、マンションとはちょっと相性が良くないです。

>>118
上のほうで話題が出ていますが、今回橋梁の積層ゴムが
切れたようです。接着がはがれた？
どんな状況で、どんなモードなのかは不明ですが。

タワー状云々の話については、傾向的にはその通りです。
が、地震時に引抜き力にならないように、スパンや剛性を調節した
構造計画にしているため、一概にタワー状がダメというわけではありません。

>>120

旧道路公団仕様の道路構造物よりも施工も設計も厳しい筈の東北新幹線で仙台付近の鋼桁の土台も津浪に襲われていないのに鋼桁がずれた被災がありました。
M9.0の巨大さを痛切に感じる被災状況です。

http://www.jreast.co.jp/pdf/restore02.pdf

その画像は現時点でPDFから消えましたが、想像以上の被災のようです。

＞この搭状比が４を超える細長い建物は、一般的に免震の効果が出にくいと言われています。

＞マンションの制震の件は、個人的には無意味かと思います。

結局、タワーマンションにはどっちが良いの？？
両方付いた物件なんてある？？

>>122
耐震性能の目標値がいろいろとあるので、一概にどうこう言えません。
タワーマンションで耐震もできるし、免震でもできます。
耐震にすれば、揺れは大きいですが、コスト的に免震より安いかもしれませんし、
形状にあまり制約がなくなります。
免震にすれば、揺れを抑えることができますが、柱スパン割や形状に
比較的整形な形を求められるので、制約が多いかもしれませんし、
メンテナンスをしっかりする必要があります。

いずれにせよ、どんな構造形式を選ぶにせよ一長一短があり、
絶対にこれが一番!という判断は非常に難しいし、ナンセンスだと思います。
いろいろと比較して、自分で納得した構造形式を選ぶというのが
健全な姿ではないでしょうか。

ちなみに、免震+制震をうたう広告もあるようですが、
実際どうなのかは、そんなものを設計したことがないので不明です。。。
RCで制震はあんまり意味無いかと。

免震って揺れないから通常の構造と違うでしょ？
かなり細い柱と梁で鉄もたくさん使ってないでしょ？
びっくりしたことがあるよ
イザというときに脆さ見せそうなんだよね