地震の時ビルはどのように揺れるか
北海道工業大学 三 好 康 雅
北海道薬科大学 中 野 善 明
北海道工業大学 峰 友 典 子
北海道薬科大学 渡 部 智 希
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《はじめに》
地震が来たとき、どんな高さのピルか一番安全か。マンションなどに住んでいる人にとって、大きな関心事だと思います。かつて、メキシコ大地震の時、4階建て位の中層ビルの多くが破壊したのに、高層ビルの被害は少なかった、と報道されました。これは中層ビルの固有振動数が地震の振勒数と同じだったからだと説明されました。地震の振動数と、ピルのゆれ方の関係を観察することにします。
大地震で、ピルや道路が大きな被害を受けたことは、皆さんも知っていますね。それほど大きくない地震は札幌の近くでもときどき起こります。そのとき、家がゆれて恐い思いをします。マンションのような高い建物は、地震の時どのようにゆれるのでしょうか、実験してみましょう。
地震は地球の内部の深いところで発生します。地球の内部の岩石が、回りからの圧力に耐えられなくなって、破壊することがあります。そのときの振動が伝わって、地球の表面にやってきて、地面をゆするのです。これが私たちが感じる地震です。
地震の時、地面は上下にゆれたり、横にゆれたりします。この実験では、地面を横にゆすって、その上に乗っている建物のゆれかたを観察します。地面のゆれは、振幅(ゆれの幅)と振動数(1秒間にゆれる回数)で表されます。この実験装置では、振幅は一定にしてあります。装置に付いているつまみを回すと、振動数が変わります。
ビルは6階建てと4階建ての2棟です。ある振動数の時、6階建てのビルははげしくゆれますか、4階建てのビルはほとんどゆれません。ところが振動数を変えると、こんどは4階建のピルがはげしくゆれ、6階建てビルはほとんどゆれません。またある振勒数では、6階建てビルの5階の床はほとんどゆれないのに、はかの階はかなりゆれるのを観察する事もできます。このように、ピルは地震の振動数が変わるといろいろな揺れかたをします。自分で振動数を変えて、ビルの揺れかたを観察しましょう。