津波漂流物衝突解析による鋼構造建築物の構造設計に関する考察
Study on Structural Design of Steel Framed Buildings using Tsunami Debris Impact Analysis

Abstract


 東日本大震災では,東北地方の太平洋沿岸の広い範囲で津波による大きな被害が生じた.津波は船舶やコンテナなどを押し流し,それらが衝突することによって建物が損壊するという被害も多かったと考えられている.そのため,多くの自治体で設置が検討されている津波避難ビルは,地震や津波に耐えるだけでなく,漂流物の衝突にも耐えることが要求されてくる.筆者らは,地震と津波ならびにそれに伴う漂流物の衝突の際に,一般的な鋼構造建築物がどのような挙動をするのか,また,それらのどの外力に対しても耐えられる構造の設計仕様はどのようなものになるのか,数値解析に基づいた検討を行っている.前報では,6層3スパンの鋼構造モデルに東日本大震災の際の気仙沼波を入力して地震応答解析を行った後,構造モデルに津波の遡上高さと海抜を変数として持つ流体力[2]を加え,さらに船舶を模擬した漂流物モデルを衝突させ,構造モデルの挙動を調べた.しかし,その際に用いた流体力は,津波到達時に物体に対し衝撃的に作用する力であり,流体と物体の相対速度が小さい場合に大きく見積もられてしまう可能性があった.
 そこで本稿では,流体の物体に対する相対速度に依存する抗力を流体力として用い,建物や漂流物に作用する流体力をそれらの速度に応じて作用するようにした.解析にはASI-Gauss法[3]に基づいて開発された崩壊解析コードを用い,漂流物が建物に衝突する前後の流体力と速度,建物の層間変形角の推移を調べた.さらに,建物の浸水部に壁が無い状態を想定した場合についても調べた.


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