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2011年7月 9日 (土)

ビルが揺れた理由は?

韓国・ソウル市の 39階建ビル「テクノマート・プライムセンター」で 7月5日 午前,地震もないのに 10分間 上下揺れがあって ビルにいた500人が外に避難する,という事件がありました。
その後,ビル内への立ち入りを禁止して調査を実施し,7月7日に 結果が報告され,「今のところ,崩壊の危険はない。」として強制退去命令は解除されました。

調査した「韓国施設安全公団・建設室」によると 構造上の問題はなく,揺れの原因については,「内部にある 『4D映画館』あるいは『ジム』の機械によって発生した振動が凝縮(?)されて揺れが起きたものと把握している。今のところ正確な原因というよりは推測だ。」とし,上下揺れに関しては「今回の振動は地盤の問題ではなく,建物の上層部で起きた機械の振動に該当する。機械の振動の場合,建物のほぼ全体が上下に揺れるものだ。プライムセンターのように狭くて細長い建物は風や機械の振動による揺れがたびたび発生する」と説明しています。  

報道された状況をまとめると-

①ビルは1998年に竣工。
②揺れは 今年3月から 3回あった。(それ以前は なかった?)
③上下揺れが 10分間続いた。
④高層階(のみ)で揺れがあった。(正確かどうか不明だが 揺れがない階もあった。)
-と,有効な情報はこれだけです。

建築の門外漢である私が,無理を承知で 一般市民の常識で原因を考えてみました。

勝手な推測による結論は-
・起振源は 「4D映画館」(どんなモノか知りませんが,モーション・シアター?) 又は「ジム」などの機械の,10年以上の経過によって最近顕著になった劣化・メインテナンス不備から発生した不平衡力,そんな力があるかという疑問あるも。起振振動数は その機械の回転数か?
・揺れの現象は 上記 起振力と 壁・柱に支えられた床構造の固有振動数との共振。柱・壁は上下に揺れてないと考える。

理由-
・ビル全体が上下に揺れる現象は 「(ビル全体の変形無しの)剛体揺れ」と「(柱・壁の)伸縮揺れ」の二つが考えられるが,「地盤に問題ない」,「上下方向の剛性は水平方向のそれに比べ大」,「揺れない階があった」などの理由から 考え難く,ビル全体,すなわち 柱・壁は 上下に揺れてないと考えるのが自然。
安全公団の「機械の振動の場合,建物のほぼ全体が上下に揺れるものだ。」の真意不明。
又,ビル全体の水平揺れがないのに,上下揺れが起こることは その剛性差から考え難い,特に 自然力を起振源とする振動は。(構造を曲げるのに比べて 構造を伸縮させるのは大きな力が要る。)
・床構造は 柱配置を含め 下層・中層・上層毎に ほぼ近似の構造と考えられるので 床上に置かれた物の質量に差はあっても 近い固有振動数を持ち,揺れるときは 近似構造の床は全て揺れると考えられる。
・強制振動は 「10分間の継続」と「複数階で同じように発生」から 可能性が低い,と考える。

気になるのは 振動数で,床の固有振動数は おそらく数Hz~10Hz程度でしょうが,その振動数を「揺れ」と感じるかどうか?

「三豊百貨店」の二の舞とならないように 厳密で精度ある調査・分析が望まれます。

韓国施設安全公団は7日,「向こう3ヵ月間に数百人の人員と,鉄骨強度測定装備,傾斜調査装備など先端装備20台を動員して精密診断を実施する。」と発表しました。
現状の構造の健全性を,計測値と建築規定・法(もしあれば)との比較によって示すつもりでしょうが,機器と人員の数は問題ではありません。合法の建築と立証されても,揺れた現象の解明がされるとは限りません。
お手並み拝見,としましょう。

話は それますが,木曜のTVで 3.11 大地震時,東京の高層ビルで 想定外の2次モードの振動が現れ,高さ中央部に損傷が集中したビルがあった,と報じていました。
1次モードは トップが揺れる振動で,2次モードはトップはほとんど静止して 高さ中央部が揺れる 弓のような振動です。
振幅を抑えるためビル頂部に 制振器(吸振器)を備えた高層ビルが多いようですが,1次モードを対象にしており,2次モードには ほとんど役に立ちません。

想定外は いつでも,どこでも,何にでも。

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