ビルはこうして地震と戦っている！液状化からスロッシングダンパーまで徹底解説【科学未来館】
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。
もし今、大きな地震が来たら、あなたの家やビルは無事でいられるでしょうか？実は日本の建物には、地震の揺れから私たちを守るためのさまざまな工夫が隠されています。今回は日本科学未来館で見つけた「地震に負けない建物」の展示がとても面白かったので、皆さんにご紹介したいと思います。
ぐにゃぐにゃの地面！？液状化現象の不思議
砂でできた地面に振動を与えると、砂の粒がバラバラに動き出し、まるで地面が液体になったかのように、上に乗っていた物体がずぶずぶと沈んでいきます。これが「液状化現象」です。埋め立て地や水分を多く含んだ砂地盤で地震が起きると、この現象が発生しやすく、建物が傾いたり沈んだりする原因になります。
この展示では、紐がついていて、実験後すぐにまた元の状態に戻せるようになっているのも面白い工夫ですね。こちらの動画をご覧ください。
建物を地面から切り離す「免震」
続いては、地震から建物を守るための3つの技術を紹介する実験です。まず1つ目は「免震」という考え方です。
これは、建物の基礎と地面の間にゴムなどをはさみ、建物と地面をあえて切り離してしまうという発想です。地面が激しく揺れても、その揺れを建物にそのまま伝えないようにするわけですね。展示では、建物の下にピンポン玉を敷き詰めると、地面を揺らしても建物がほとんど揺れなくなる様子を見ることができました。実際の建物では、このピンポン玉の役割を「免震ゴム」という特殊なゴムが担っています。
揺れに真正面から立ち向かう「耐震」
2つ目は「耐震」です。こちらは免震とは逆の発想で、地面からの揺れを受け止めた上で、建物自体を頑丈にすることで倒れないようにするという考え方です。耐震には大きく2つのタイプがあります。1つは、揺れにびくともしないように建物をがっしりと固める「剛構造」。もう1つは、竹のようにしなやかに揺れることで力を受け流す「柔構造」です。どちらも、建物に斜め方向の筋交い（すじかい）のような構造を追加することで、地震の横揺れに耐える工夫がされています。
ゆれをブレーキで弱める「制振」
そして3つ目が「制振」です。これは、建物の揺れを完全になくすのではなく、ブレーキのように弱めてしまおうという技術です。
代表的な仕組みが、清水建設が開発したスロッシングダンパーです。
高層ビルの上部などに大きな水槽を設置しておくと、ビルが揺れたときに水槽の中の水がビルの揺れとは反対方向に動きます。すると、その水の動きがちょうどブレーキのような役割を果たし、ビル全体の揺れを打ち消して小さくしてくれるのです。振り子のおもりを使う場合も、原理は同じです。
「免震」「耐震」「制振」、この3つの言葉はニュースなどでもよく耳にしますが、それぞれ「揺れを伝えない」「揺れに耐える」「揺れを弱める」という、まったく異なる発想に基づいていることがおわかりいただけたのではないでしょうか。
皆さんの身近な建物にも、こうした工夫が隠れているかもしれません。今度街を歩くときは、ぜひビルの形や構造にも注目してみてくださいね。
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