NHERIトールウッドビルの耐震試験が新記録を樹立

自然災害工学研究基盤 (NHERI) のトールウッド プロジェクトは、今春、実物大の 10 階建ての無垢材の建物で一連の大地震をシミュレートすることにより、高層木造建物の回復力を調査する予定です。

「このプロジェクトは、これまでどこでも地震台でテストされた中で最も高さのある本格的なプロジェクトです」と、ほぼ10年間このプロジェクトに取り組んできた土木環境工学科のダン・ドーラン名誉教授は述べた。 「地震の被害が少なく、住み続けられる建物を目指したい」。

マスティンバー（木の層を接着したもの）で作られた建物は、コンクリートや鉄骨構造に代わる、より環境に優しく、より迅速な代替品として人気を集めています。

この研究プロジェクトは、そのような建物が地震の際にどのように機能するかを決定するために、米国国立科学財団と他のいくつかの業界団体から資金提供されています。 プロジェクトチームは、地震の危険性が高い地域に適した、高さ 10 階建ての質量木材揺動壁横システムを設計しました。 この新しいシステムは、設計レベルの地震による建物の損傷が最小限に抑えられ、まれな地震の後でも迅速に修復できることを意味する、復元性能を目的としています。

「マスティンバーは建築と建設における大きなトレンドの一部ですが、これらの新しいシステムで作られた高層ビルの耐震性能は、他の既存の建築システムほどよく理解されていません」と主任研究員で土木学のシリン・ペイ准教授は述べた。コロラド鉱山学校の環境工学部門でプロジェクトを主導しています。 「ロッキングウォールシステムは基本的に、大きな張力がかかるスチールケーブルまたはロッドを使用して地面に固定された無垢材の壁パネルで構成されています。横方向の力にさらされると、木製の壁パネルは前後に揺れ、これにより地震の影響が軽減されます」そして、地震が去れば、鉄の棒が建物を鉛直方向に引き戻します。」

揺動システムによって誘発されるこの地震動により、外壁、内壁、階段などの建物の構成要素が大きな影響を受けます。

「耐震設計では、建物の非構造システムも考慮する必要があります。非構造システムは、構造耐荷重システムの一部ではありませんが、建物の機能と地震後の回復能力において重要な役割を果たします」と、プロジェクト協力者のケリ・ライアン氏は述べています。 -ネバダ大学リノ校の研究者兼工学教授。

テストは今月、世界2大地震シミュレーターの1つであるカリフォルニア大学サンディエゴ校の屋外振動台で開始される予定だ。 この施設はカリフォルニア大学サンディエゴ校のイングルカーク構造工学センターにあり、NSF の自然災害工学研究インフラの一部です。 振動台は世界最大の可搬質量を誇ります。 最大 2000 トン、つまり 450 万ポンドの重さの構造物を運搬したり揺すったりすることができます。

テストでは、マグニチュード 4 からマグニチュード 8 までのリヒター スケールの地震マグニチュードの範囲をカバーする、以前の地震で記録された地震動をシミュレートします。これは、テーブルを少なくとも 1g まで加速することによって行われます。これにより、建物の上部は 1 グラムまで加速される可能性があります。 3gsくらい。 参考までに、戦闘機パイロットは飛行中に最大 9gs の加速を経験します。

2017年、プロジェクトチームは、1994年にロサンゼルスを襲ったマグニチュード6.7の地震であるノースリッジ地震の揺れをシミュレートすることにより、2階建ての木造住宅の試験を実施した。建物は13回の地震試験を受けたが、構造的な損傷は残った。無料。 これらの試験は、大量の木材を使用した建築システムが耐震性に優れていることを実証しただけでなく、研究チームが 10 階建ての建物に使用されている設計および解析方法を開発するのに役立ちました。

ドーラン氏によると、実験で得られた情報は、木造建築物におけるそのような揺動構造の設計ガイドラインを開発するために使用され、建築をより簡単かつ経済的にすることができるとのことだ。 彼は建築耐震安全評議会の小委員会の委員長を務めており、あらゆる種類の揺れる構造物に対するガイドラインの策定に取り組んでいます。

このプロジェクトは国立科学財団によって支援されています。 コロラド鉱山学校（主任）、ネバダ大学リノ校、コロラド州立大学、ワシントン大学、ワシントン州立大学、カリフォルニア大学サンディエゴ校、オレゴン州立大学を含む大学のコンソーシアムがNHERIトールウッドプロジェクトでNSFの支援を通じて協力している。大学とリーハイ大学。 このプロジェクトは、米国森林局、森林製品研究所、および多くの産業パートナーからも支援を受けました。 NHERI 振動台施設は、協力協定 2227407 に基づく NSF の支援を通じて運営されており、最近協力協定 1840870 に基づいてアップグレードされました。