ひずみ履歴特性を考慮したEPS 緩衝材の棟間衝突被害低減効果の評価
Abstract
日本は世界有数の地震大国であり，近い将来に南海トラフ地震や首都直下地震といった大規模地震が起こることが予想されている．日本の都市部には大小様々なビルが密集しており，それぞれのビルは固有周期の違いから異なる揺れ方をする．そのため，地震が起こった際にはビル同士が衝突（棟間衝突）を起こし，大きな被害が生じる可能性が指摘されている．隣接した棟間衝突による被害を減少させる方法の一つとして，EPS（Expanded PolyStyrene）と呼ばれる発泡材を緩衝材としてビルの側面に設置することで，棟間衝突の被害を低減できることが先行研究によって示されている．しかしこの研究では，繰り返し荷重を受ける際に塑性化の進行度に応じて弾性係数が低下するという，EPS 材特有のひずみ履歴特性が考慮されていなかった．そこで本研究では，EPS 材のひずみ履歴特性が再現できる有限要素解析プログラムを開発した上で，2 棟の隣接した中高層建築物モデルを対象とした棟間衝突解析を行った．そして，各建物の応答加速度および塑性化率（全柱・梁の要素数に対する塑性化した要素の割合）についてEPS 緩衝材の発泡倍率を変化させることで比較し，その衝撃緩和効果を評価した．有限要素解析手法には，衝突解析において実績があり，はり要素による有限要素法の一種で最小限の要素分割で骨組構造物の挙動を解くことができるASI-Gauss 法を用いた．