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震度6と津波の水圧に耐えたY-PLAS!

Y-PLASのスラントバー工法(PⅠ)を採用している岩手県釜石市のD社釜石工場では、3月11日の東日本大震災で、震度6弱の強い地震と、高さ4.2mの津波による被害を受けましたが、建物の主体構造は破壊されること無く、一部仕上材等の損傷に留まり耐えました。

この事例を基に「津波の水圧に耐えたスラントバー工法の力学特性」についてまとめました。

津波が押し寄せる時、水平力としてフレームにの力が働く。この力はフレームの各接点に水平力としての力として働く。〔図-1〕

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水平力が働いた後のメインフレームの変形は、〔図-2〕のようになる。

これは、フレームの壁面に水平方向の風圧が働いた場合とよく似た変形といえる。

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スラントバーと大梁との接点はピン接合で、スラントバー及びポスト部材には曲げモーメントは発生せず軸力のみとなる。

また、水平力によって柱頭には曲げモーメントが発生し、これが大梁に伝達されるが、スラントバーとの接点を界にして大梁の曲げモーメントは応力分散し低減されるため大梁部材の応力負担は軽減される。

大梁とスラントバー部材で構成されたひし形のフレームは面の形状を変形させることなく横方向に移動するが、元来部材が小さく軽量であるため、自重の偏心によって生じる柱への応力も小さい。

従って、水圧の力はかなり大きいものとなるが、柱脚より上部数mの範囲に水圧が働き多少変形したとしても、重心が横移動したときの自重による応力の増幅も小さく、アンカーボルトが破断して柱脚が回転することもなく、水圧が解除されれば変形は元の形に復元する。

津波が引く時は、丁度津波が押し寄せる時と逆の力が働く。〔図-3〕

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メインフレームの変形は、津波が押し寄せた時と対称的な変形をする。〔図-4〕

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津波が押し寄せる時と同様、水圧の力はかなり大きいものとなるが、スラントバー部材による大梁部材の応力軽減や上部躯体の軽量化によって建物へのダメージは小さく抑えられ、水が引いてしまえば変形はなくなり元の形に復元する。

この様に、スラントバー工法を採用したD社 釜石工場は、今回のマグニチュード9.0、震度6の大地震と、計算外の津波に遭っても主体構造はどこも破壊されることなく、一部仕上材の損傷のみに留まり大震災に耐え抜いた。

D社釜石工場および工場周辺の様子

 

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津波により下部アルミサッシのガラス及び正面シャッターが破損         
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津波により下部アルミサッシのガラスが破損及び正面シャッターのスラットが横抜けし破損
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津波により正面シャッターのスラットが横抜けし破損
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工場内の時計は14時47分で停止
(地震は14時46分18秒に発生)
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スラントバーフレーム全部材異常なし
小梁他二次部材も異常なし
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スラントバーフレーム全部材異常なし
小梁他二次部材も異常なし
天井走行クレーンも落下なし
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大梁及びスラントバーの仕口部異常なし
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スラントバーの仕口部異常なし
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目視検査状況
 

 

 

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津波で嬉石町の住宅街は流され、瓦礫の山と化した
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津波の流物による擁壁の痕跡とフェンスに引掛ったゴミ
(国道283号沿線)
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瓦礫(国道283号沿線)
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廃棄車輌と瓦礫(国道283号沿線)
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瓦礫(国道283号沿線)
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瓦礫(国道283号沿線)

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