なんと10

先月のある晴れた朝、サンディエゴ北東部を地震が襲いました。 数分後、別の地震が発生し、木造10階建ての建物が揺れた。

しかし、地震はコンピューターによって引き起こされ、揺れは実物大の試験モデルである建物が立っている1,000平方フィートのプラットフォームに限定された。

この構造物は、世界最大の高性能「振動台」上でシミュレーションされた地震の対象としてはこれまでで最も高いものであり、油圧アクチュエータを使用して鋼製プラットフォームを6度の動きで押して地震力を再現します。 カリフォルニア大学サンディエゴ校の施設での振動台実験は、マス木材で作られた高層ビルの耐震性をテストする取り組みであるトールウッド・プロジェクトの一環である。

人工木材であるマスティンバーは、炭素集約的なコンクリートや鉄鋼に代わる、より持続可能な代替品としてますます人気が高まっています。

このモックアップは、370万ドルをかけた実験中にすでに100回以上の地震イベントにさらされており、8月にテスト期間が終了するまでにさらに多くの地震イベントを受ける予定だ。

「5,000年続かない限り、決して経験することのない数の地震を建物が経験することになるのです」と、トールウッド構造の設計に携わったオレゴン州ポートランドの会社レバー・アーキテクチャーの創立代表トーマス・ロビンソンは言う。

米国の建築基準の最近の変更により、18 階建ての高さの大量木材の建物が許可されています。 しかし、このような高層ビルがカリフォルニアのような世界の地震多発地域でどのように機能するかはこれまで知られていない。

5月の実験初日、ヘルメットをかぶった建築家、エンジニア、研究者の群衆が建物から安全な距離を保ちながら集まり、期待に胸を膨らませた。建物は、打ち上げの準備ができた解体されたロケットのように振動台の上に立っていた。 ビデオカメラの列が建物に向けられ、ドローンが頭上でブンブン音を立てています。

高さ 112 フィートの建物の最初の 3 階建ては、ガラス窓を縁取る銀とオレンジのパネルで覆われています。 建物の残りの部分は屋外になっており、各階には地震による構造的損傷を最小限に抑えるように設計された 4 つの「揺動壁」があります。 エンジニアはまた、激しい揺れに耐えられるように設計された内壁と階段を建設し、建物全体にセンサーを設置しました。

5 階建てのさび色の金属製の 2 つの「防護塔」が建物の片側に隣接し、テスト中に構造物が崩壊した場合に落下を防ぐために反対側の地面にケーブルでつながれています。

今朝、エンジニアたちは2つの壊滅的な地震を再現するために振動台をプログラムした。 1つ目は、1994年にロサンゼルスを襲ったマグニチュード6.7のノースリッジ地震で、建物や高速道路が倒壊し、60人が死亡し、20秒間に400億ドル以上の被害をもたらした。 2度目の災害である1999年に台湾を襲ったマグニチュード7.7の集集地震では、コンクリートと鉄骨でできた高層ビルが倒壊し、2,400人以上が命を落とした。

拡声器は最初の地震へのカウントダウンを放送した:「ノースリッジ。3D モーション。ノースリッジ 3D モーション。5、4、3、2、1」。 1 分間のシミュレーション中に、建物が左右に揺れ始め、きしむ音やうめき声が聞こえてきます。 管制官が「ノースリッジ完了」とアナウンスし、建物が静止すると拍手が沸き起こる。

6 分後、別のカウントダウンが始まります。 はるかに強力なチチ地震シミュレーションでは、建物が左右に揺れます。 実験は1分間続き、10万人が家を失った実際の地震の2倍の長さで、20世紀に台湾を襲った最も強力な地震としてランク付けされている。 これはカリフォルニア住民が「ビッグワン」と呼ぶタイプの壊滅的な地震だ。

30分後、検査官は建物に入るのは安全だと判断した。 3 階では、トールウッド プロジェクトの主任研究員であるシリン ペイが壁と床を調べています。 コロラド鉱山学校の土木・環境工学准教授のペイ氏は、「これはまさに私たちが求めていた結果であり、構造的な損傷はありません」と語る。 「つまり、建物はすぐに再利用される可能性があるということだ。」

ロビンソン氏によると、高価な構造修理を回避し、建物を迅速に使用可能な状態に戻すことで、地震の経済的および社会的影響が軽減されます。激しい揺れにも関わらず、トールウッドの建物の外壁は位置が揃っていたと述べました。 「通常、大きなダメージを受けるのはコーナーが交わる場所です」と彼は言います。

ペイ氏によると、階段やファサードなどの建物の非構造部分への影響が最小限であったという事実も重要だという。 「非構造システムが少し開いているのがわかります」と彼は内壁を指差しながら言いました。 「しかし、その修復にはそれほど費用はかかりません。乾式壁にパッチを当てるだけです。」

研究者らは 4 つの異なる建物のファサードの組み立てをテストしています。 3 つは乾式壁で覆われた鉄骨フレームで、外装仕上げとしてアルミニウム複合パネルが使用されており、それぞれが異なる方法で建物に固定されています。 4番目のファサードはガラスのカーテンウォールです。 耐震試験中にアルミニウムパネルの1枚が飛び出たが、ファサードはすべて建物に取り付けられたままだった。

TallWood の建物が連続した模擬地震に耐える能力は、木造建築の自然な柔軟性と、揺り壁などの構造を強化するように設計された建築システムを物語っています。 南北の揺り壁はトウヒ、マツ、モミから作られた大量の合板パネルで作られ、東西の壁はダグラスファー直交積層材で作られています。 スチールロッドが壁を基礎に固定します。 地震が発生すると、壁が前後に揺れて地震エネルギーが分散され、揺れが止まると鋼鉄の棒が建物を中心に戻します。

構造物の大量木材の多くは、オレゴン州のボイシ カスケード社の植林地から来ました。 「最近の建築基準法変更により、これはまさに絶好の市場だと考えています」と、この木材製品会社のエンジニアリング担当ディレクター、ダニエル・チェイニー氏は言う。 「その時点までは、商業ビル向けはまだコンクリートでした。今ではチャンスがたくさんあります。」

ただ、超高層の木造建築物を期待しないでください。 ペイ氏とロビンソン氏は、18 階建て以上の木造建築では、高い塔を吹き飛ばす風に耐える剛性が欠けていると述べています。

TallWood (正式には、自然災害工学研究インフラストラクチャ TallWood プロジェクト) は大学のコンソーシアムによって運営されており、国立科学財団、米国森林局、および民間の建築業界企業から資金提供を受けています。

耐震試験が完了すると、構造物は解体され、その一部は他の試験用建物の建設にリサイクルされる。 研究者らは、耐震実験の結果が建築家、建設業者、政府関係者に耐久性を保証することで、より多くの高層木造建築物の建設に拍車をかけることになると予想している。

「マスティンバーは持続可能性と経済性の面で優れた解決策だと思います」と、トールウッドビルの非構造部分を開発したチームを率いたネバダ大学リノ校の工学教授ケリ・ライアンは言う。 「ですから、このことが人々に、私たちが機能する弾力性のある大量木材システムを持っているということに興奮してもらえることを願っています。」

地震 / 木造建築 / TallWood