ASI-Gauss法による都市全域の家屋倒壊予測シミュレーション
Abstract
2011年東北地方太平洋沖地震・津波，あるいは2016年熊本地震では多くの木造家屋が倒壊し，甚大な被害が発生した．倒壊した木造家屋は道路を閉塞し避難の妨げとなり，また，大量の瓦礫の処理に時間がかかり復旧・復興に遅れを生じさせるなど、直接的な人災を招くだけではなく、災害後の障壁にもなった．今後，南海・東南海地方において，同程度以上の地震・津波被害が生じる危険性が高いことが危惧されている．そのため，津波遡上域を事前に把握し災害に備えるだけでなく，同時に発生する瓦礫の総量と拡散状況までを事前評価し，災害時の救援経路や瓦礫の仮置き場の検討を行うなどの災害リスクマネジメントが重要となる．研究の最終目標は，地震だけでなく津波による木造家屋の倒壊を考慮した津波遡上解析手法を開発し，遡上解析のさらなる高精度化を図るとともに，同時に都市全域に発生・拡散する瓦礫の総量を事前に予測することである．本研究では，上記の目的のため，まずは木造家屋の倒壊を考慮した都市全域の地震被害予測シミュレーションを行った．解析対象とする木造家屋の軒数は非常に多く，建物ごとの詳細なモデル化は不可能である．そのため，地理情報システム(GIS)のデータからすべての木造家屋をはり要素により自動モデル化させる方針とし，建築年代ごとの建築基準に基づいた等価な耐力を与えることにした．解析手法には骨組み構造の進行性崩壊解析が可能な有限要素法の一種であるASI-Gauss法を選択し，大規模解析シミュレーションを実施し，過去の被害調査結果と比較検討することで手法の妥当性確認を行った．
During the 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake and the 2016 Kumamoto Earthquake have caused devastating damages, collapsing lots of wooden houses. Restoration and reconstruction after these huge disasters delayed removing a large amount of debris including collapsed house members. It is estimated that the same-scale earthquakes and accordingly tsunamis in the Nankai Trough region will be happen. Therefore, it is very important not only estimating the tsunami run-up in advance but also risk management such as evaluating the total amount and spread of debris, securing rescue routes, and temporary rubble storage sites. In this study, the wooden house collapse simulation is conducted with the ASI-Gauss code, which is one of the large deformation FEM code with the Timoshenko beam element. In addition, the ASI-Gauss code is enhanced in order to simulation large scale city models. Then, validation of a wooden house collapse simulation is confirmed by comparing it with the past damage survey results.