室内における非構造部材の地震時挙動を再現するVRシステムの構築

Numerical Analysis and VR Visualization for the Motion of Nonstructural Components under Seismic Excitation

Abstract


長周期地震動が発生した場合には,建物内の非構造部材の転倒や散乱によって避難が遅くなり,多くの人が室内で怪我を負うことが危惧される.特に高層建築物内での人身への直接的な被害がさらに多くなることが予想される.一般的に家具などの転倒解析には個別要素法(Distinct Element Method, DEM)が適用され,多くの研究が行われているが,DEMでは家具を剛体として扱うために,それらが壁や床面,人身などと接触する際の変形や応力変化などについて検証することは困難である.また,東京消防庁の地震に対する意識のアンケート結果によると,多くの人が地震対策に対する意識が低いことが分かる.本研究は,室内の家具や天井などの非構造部材の挙動をシミュレーション可能とし,人的被害評価および避難経路策定に適用できる解析システムを構築することを目的とする.そのメインフレームには,応力や変形を評価可能な有限要素法に基づき開発され,非構造部材の動的挙動解析において低コストかつ高精度な解析が実施できることが確認されているASI-Gauss解析コードを適用する.さらに,解析結果を仮想空間(VR)に映し出すVR可視化システムを構築し,人々の防災・減災意識の啓蒙に活かす強力なツールを生み出すことを最終的な目標とする.


Improperly secured nonstructural components, especially on the upper floors of high-rise buildings subjected under long-period ground motion, can prove dangerous to human life. The fallen items such as furniture, ceilings and lighting fixtures could become fatal obstacles that prevent efficient evacuation. To alleviate this problem, devices to prevent furniture from overturning were designed. However, a low proportion of installation of these devices shows that people have insufficient awareness of earthquake risks. In this study, a VR system was developed to reproduce the motion of furniture, ceilings and lighting fixtures under seismic excitation simulated by the ASI-Gauss code. The developed VR is more realistic than traditional numerical simulation model in order to enhance residents’ awareness of earthquake risks.


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