多くの地震は中程度の規模で被害も最小限に抑えられますが、強力な地震は、潜在的な破壊に十分な準備ができていないコミュニティを襲うことがあります。これらの重大な出来事の中には、何千人もの命に影響を及ぼし、修理に数十億ドルの費用がかかるものもあります。地震災害による重大な被害を防ぐ最も効果的な方法の 1 つは、最適な施工基準と耐震設計基準を備えた建築基準法に従うことです。

エンジニアは何十年にもわたって地震対策を講じており、地震が建物に与える影響の理解において大きな進歩を遂げました。建設会社は、損傷に対してより耐性のある新しい建物を建設するだけでなく、これらのイノベーションを利用して古い構造物を改修し、災害時の安定性を高めることができます。 

地震は、地殻の岩石のグループが滑って衝突するときに発生します。この動きは断層線に沿って起こり、何マイルにもわたって伸びる可能性のある岩体の亀裂です。岩石が滑ると、膨大なエネルギーが放出され、地震波として地殻を四方八方に広げ、地表で地面が振動して揺れます。

地震で建物が損傷を受ける主な理由は、地盤の揺れです。地震のマグニチュード、土壌の種類、断層への建物の近さなど、複数の要因が揺れの強さに影響を与える可能性があります。従来の建築設計の多くは重力と重量の垂直方向の力に耐えることができますが、地震波によって引き起こされる水平方向の力に耐えられないものもあります。 

大規模な建設プロジェクトを開始する前に、エンジニアは米国地質調査所が作成した 全国地震ハザードマップ を使用して、建築現場の地震活動を評価します。特定の建築基準法は、これらの地図に基づく耐震設計規定を示しています。このような場合、建設業者は危険性の高いエリアでの潜在的な破壊に対処するために、より厳格な基準を遵守する必要があります。

地震時に構造物が損傷を受けるのを防ぐのに役立つ特定の建築技術には、次のようなものがあります。

塩基分離

基礎分離では、隔離スプリング、ベアリング、またはクッション性のあるシリンダーを使用して建物を「浮かせる」ための柔軟な基礎を作成する必要があります。地震中に基礎が動くと、これらのアイソレーターは振動しますが、構造の残りの部分は安定したままです。 

最も一般的な絶縁設計の 1 つは、鋼とゴムの層で覆われた固体の鉛中心を含む鉛ゴム軸受を利用しています。リードセンターにより、これらのベアリングは垂直方向の位置合わせで強度と剛性が高くなり、鋼とゴムの層は水平面に柔軟性をもたらします。

アクティブマスダンピング

アクティブマスダンピングでは、衝撃を吸収するダンパーに接続された建物の上部に重い重りを置きます。建物が揺れると、この塊は振り子のように機能し、安定性を提供するために反対方向に移動します。この方法は、高層ビルや複数階建ての建物に適しています。

他の減衰方法には、建物全体の複数のレベルにある振動制御装置が含まれます。潤滑シリンダー内にピストンヘッドを含むダンパーは、建物の柱と梁の間に収まります。建物は地震の振動エネルギーをピストンに伝達し、ピストンがシリンダー内のシリコーンオイルを押してエネルギーを熱に変換します。 

構造の強化

地震時に建物を通る力を再配分する別の方法は、耐震壁、ダイヤフラム、モーメント抵抗フレームで建物の構造を補強することです。

• 耐震壁: 耐震壁は通常、移動中に建物の形状を維持するのに役立つ複数のパネルで構成されています。これらの壁は、多くの場合、スチール製のクロスブレースと組み合わされて、押しや圧力による力に対抗するために余分な張力と圧縮を生み出します。
• ダイヤフラム: ダイヤフラムは、各階と屋根の水平構造の重要な要素です。エンジニアは通常、これらのダイヤフラムを水平方向に強化して、建物の垂直コンポーネントと横方向の力を共有します。
• モーメント抵抗フレーム: モーメント抵抗フレームは構造物の接合部と組み合わされて、接合部が剛性を保ったまま梁と柱を曲げることができます。これらのフレームは、内部安定性を提供するために特に重要です。

これらの補強プロセスは衝撃や振動の吸収に大きく役立ちますが、適切な保護を確保するには最も効果的な建築材料を選択することが不可欠です。レンガやコンクリートなどの延性の低い材料で作られた構造物は、エネルギーをほとんど吸収せず、ひび割れが発生しやすくなります。対照的に、構造用鋼または鉄筋コンクリートで構成される建物は、より高い衝撃吸収レベルを提供するため、より弾力性があります。

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