Abstract
欧米などでは近年，ダイナマイトの発破により多層構造物を取り壊す，いわゆる爆破解体が盛んに行われている．重機や人間の手によって解体する従来の工法と比べて工期が短く，安全性や経済性の面で有利な点が多い．しかし，このような爆破解体作業には，特に都市部では周辺構造物に被害を与えないよう細心の注意を持ってあたる必要があり，高度な知識と経験に依存する傾向がある．実際に日本では，筑波科学万博会場や琵琶湖々畔の古ホテルの取り壊しなど，その適用例はごく少数に限られている．爆薬の配置箇所やその量はもとより，発破順序やタイミングに関するノウハウを広く共有できれば，爆破解体技術のさらなる普及が見込まれる．このノウハウの共有化には，解体実験の繰り返し実施による情報収集のみならず，建物の崩壊現象を定量的に扱うことが可能な数値解析手法の開発が必要であると考える．
今日までに，建物の崩壊現象を解析した例がいくつか報告されている．中でも，個別要素法（DEM）や不連続変形法（DDA）はその適用範囲が多岐に渡っており，建物の地震崩壊解析や岩盤崩落解析などでは多くの成果が出ている．しかし，その数値モデルの特性上，3次元建物モデルでの弾性状態から塑性，破断状態までに渡るシームレスな解析は現状では困難である．本研究では，爆破解体現象を定量的に系統立てて把握するために，弾性状態から塑性，破断状態までシームレスに解析可能な有限要素解析手法を構築し，さらには，電磁デバイスを用いた再利用可能な解体実験システムを開発することを目的とする．
解析手法には，WTCビルの飛行機衝突解析などで使用実績のあるASI-Gauss法を適用する．ASI-Gauss法は，要素内の数値積分点を部材性状に合わせて順応的にシフトすることで，計算コストを低く抑えることが可能な順応型Shifted
Integration法（ASI法）をさらに改良した手法である．ASI-Gauss法では，2つの線形チモシェンコはり要素をサブセット要素として考え，そのガウス積分点に相当する位置に応力評価点を配置するように数値積分点をシフトすることで，弾性変位解の精度を向上させている．また，ASI法と同様に，積分点のシフトと同時に断面力を解放することで破断を表現し，幾何学的な位置関係に基づいて要素間をギャップ要素で拘束し，接触を表現可能としている．本研究では，ASI-Gauss法を用いて骨組構造の爆破解体解析を実施し，発破条件の相違による崩壊モードへの影響を調べ，解析システムの有効性を検証した．
その一方で，アルミニウム角材の両端に電磁ホルダを取り付けた構造部材を多数連結して骨組構造を組み上げ，制御装置により任意の連結部の磁界を消滅させて発破を模擬し，解体現象を再現する実験システムを開発した．発破間隔はPCで制御し，発破箇所は磁界切換えスイッチにより指定する．この実験システムは爆薬などの危険物を使用せず，何度も再利用可能である．本研究では6層骨組構造の解体実験を行い，解析結果と定量的な比較を行った．
A controlled explosion technique using high explosives has been developed in recent years. Although the blast demolition technique increases work efficiency, it poses a high risk of damaging neighboring buildings, especially in urban areas. It also requires high levels of knowledge and experience, which are very difficult for general engineers to master. To familiarize the demolition technique among engineers, numerical assumptions using computational analysis in devising the blast demolition have become essential in ensuring the success of this technique. One of the objectives of this study is to perform some blast demolition analyses of framed structures using a dynamic finite element code, whose validity against impact collapse problems of large-scale structures has recently been developed and verified. Another objective of this study is to develop a mimic demolition experimental system that uses magnetic devices to express member fracture caused by explosion. The magnetic field of the devices is controlled by a blast interval controller and power switches, which control the binding of each connection in the framed structure. The experimental system does not use explosives or any such dangerous substances, and multicycle use is possible. An experiment is carried out to compare quantitatively with the numerical result.