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制震装置 TRCダンパー その2

建築まめ知識
TRCダンパー資料

どうも。

里村です。

 

前回に引き続き制震構造について書いてみます。

 

先日のブログで紹介しました制震装置TRCダンパーですが製造しているメーカーは住友理工になります。住友グループの一員で弊社が加盟しいてる住友林業イノスグループとは横の繋がりになります。

実際にTRCダンパーを設計開発した人ともお話する機会も設けて頂いたりもしました。

 

さて、TRCダンパーの優れた点を説明しようと思います。

大きな特徴としてはエネルギーの熱変換と弾性変形になります。

住友理工の資料がわかりやすいので一部記載します。

TRCダンパー資料

通常、地震エネルギーが加わるとこんな感じになります。

TRCダンパー資料

地盤の強度や建物の重量・高さ・剛性によって動き方は変わります。

今回は分かりやすいように同じ形状で剛性のみ違う建物で考えます。

 

上記のように同じ外観形状の建物でも剛性によって変形量は変わり、剛性が強くなるほど建物にかかる負担は大きくなる。わかりにくいと思いますが、エネルギー保存則や作用反作用の法則に従えばそうなります。

 

柔らかい建物で地震時に揺れが大きいほど地震エネルギーを外に逃がす事になります。反対の言い方をすると、剛性(耐震性)がない建物ほどよく揺れると言った方が分かりやすいかもしれません。

耐震とはこの剛性をあげる事を意味しています。

 

そして、耐震性を上げれば地震に耐える事は出来ます。

しかし、耐震性を上げても震度7クラスの地震に何度も何度も耐える事は出来ないのです。

 

上記の説明のように剛性が上がった分、建物にかかる負担は大きく地震によるダメージは塑性変形(そせいへんけい)として蓄積されます。

 

熊本大地震のように震度7が2回 震度6強が2回 震度6弱が3回も起きるとダメージは相当な物になります。実際に耐震等級2を取得した長期優良住宅も倒壊したとの報告もありました。

 

通常の耐震住宅に地震エネルギーが加わると耐力壁や柱、梁などにダメージが残ります。

TRCダンパー資料

具体的には構造用合板の釘が抜けたり外れたり、筋交いが梁や土台にめり込んだり割れてしまったり、色々あると思いますがそういったもう元の状態に戻らない部材の変形を塑性変形(そせいへんけい)と言います。

反対に部材が元に戻る変形を弾性変形(だんせいへんけい)とよんでいます。

 

割りばしとかで試してみると分かりますが割りばしの端を持って曲げると折れるまでは弓型にしなると思います。途中で力を抜くと元に戻る(弾性変形)、折れる寸前まで曲げると、ある程度曲がったまま戻る。(塑性変形)

 

TRCダンパーはある一定の大きな力が作用するとダンパーの部分の粘弾ゴムが動きます。

地震エネルギーと言う大きな力で動かされた結果、摩擦抵抗として熱を発生させます。

摩擦抵抗で地震動にブレーキをかけ揺れを少なくすると同時に地震エネルギーを打ち消してしますのです。

 

住友理工が京都大学と協力して阪神淡路大震災の震度で耐震等級3の建物を揺らした結果が下記のリンク先です。

住友理工ホームページ

 

耐震等級3の建物を3回揺らしてみた結果、倒壊してしまったそうです。

耐力壁の一部をTRCダンパーに変えて揺らしてみた結果、7回揺らしてもその後の変化がなく実験を終了したと説明がありました。

 

熊本地震のように震度7クラスの地震が頻繁に起きるとは考えにくいのですが、もしかしたら生涯あと3回ぐらいは来るかもしれません。備えあれば憂いなしの精神で安心したいなと考えています。

 

長くなったので、また次回に続きます。

 

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