システムトラス屋根構造の終局耐震性能向上および防災施設化
【研究キーワード】
防災 / 避難施設 / 体育館 / システムトラス / 座屈 / 破断 / 地震応答 / 地震被害 / 学校体育館 / 避難所 / 崩壊解析 / 防災工学 / 耐震構造
【研究成果の概要】
2016年熊本地震においてシステムトラス体育館の屋根部材が座屈・破断しその一部が落下する事故が複数発生した。システムトラスは我が国の体育館等に広く使用されている構造システムであるが，設計荷重に対し弾性設計されており，想定を超えた地震入力に対する耐力余裕度や崩壊挙動は明確になっていなかった。本研究では，部材実験、トラスユニット実験、部分架構振動台実験および解析によりシステムトラス置き屋根構造の崩壊メカニズムを明らかにした。また屋根全体の崩壊を防止する構法の検討や応答を制御する支承部へのエネルギー吸収要素の導入および設計法を提案し、地震直後の点群データ測定に基づく即時危険度判定手法の検討を行った。
【研究の社会的意義】
学校等の体育館は災害時の地域の避難施設として使用されることが多いが、大地震後の安全性・継続使用性が必ずしも担保されているわけではない。現実に2016年熊本地震ではシステムトラスを用いた学校体育館屋根の部材が座屈・破断・落下し、避難所としての使用ができないだけでなく、地震時の使用者の死傷につながる危険性も示した。本研究では被害を生じた屋根構造の損傷メカニズムを解析的に明らかにするとともに、これを防止するための具体的な方策を提示し、さらに実大に近い部分架構模型を用いた振動台実験によってその効果を確認した。今後、提案構法及び設計法を普及させることによって、同種の被害を削減することが期待できる。
【研究代表者】
【研究分担者】 |
| 松井 良太 | 北海道大学 | 工学研究院 | 准教授 | (Kakenデータベース) |
| 熊谷 知彦 | 明治大学 | 理工学部 | 専任准教授 | (Kakenデータベース) |
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【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【配分額】9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)