地震によって建物が『倒壊』するメカニズム

地震対策はしっかりした知識を持つことが大切です。

どのように地震が起き、どのように建物を揺れ倒壊するのかをしっかりと把握し地震対策を行いましょう！！

地震対策については全７回に分けて詳しくまとめていきますので読んでいただければと思います。

今回は「地震によって建物が倒壊する要因」についてまとめていきます。

地震によって建物が「倒壊」するメカニズム

地震が起こると、その揺れによって多くの建物が破損や倒壊といって被害を受けます。

この建物の被害には「揺れの強さ」 「揺れる時間」 「共振現象」の３つが大きな要因となっています。

①揺れの強さ：「ガル」「カイン」

耐震性の高い建物であっても、起きた地震の揺れが建物強度を上回る強さであった場合には、建物は揺れ動くことになります。

地震の揺れに対抗するためには、その力に負けないだけの丈夫な家づくりが重要になります。

地震の揺れの強さには、ガル（gal）やカイン（kine）といった単位が用いられています。

耐震等級とガルの関係

現在の日本の建築基準法では、耐震等級１に満たない建物は建てることはできないようになっています。

この耐震等級１は「震度６強から７程度までの震度に耐えうるもの」となっており、この揺れの強さは約400galに相当するので、耐震等級１の建物は400galの揺れの強さにまでなら耐えられるという考え方になります。

耐震等級２は「耐震等級１の1.25倍の強度」、耐震等級３は「耐震等級１の1.5倍の強度」の基準になっているので、耐震等級２は500galまで、耐震等級３は600galまでの揺れの強さに耐えることができることになります。

• 耐震等級２＝400×1.25＝500gal
• 耐震等級３＝400×1.5＝600gal

	耐震等級１	耐震等級２	耐震等級３
耐えれる強さ	400galまで	500galまで	600galまで

耐震等級と過去に起きた地震との比較

過去に起きた大きな地震の規模を下の表にまとめてみました。

	震度	マグニチュード	ガル	カイン
阪神淡路大震災	6強	7.3	891	125
新潟県中越地震	7	6.8	1,722	153
東日本大震災	7	9.0	2,933	117
熊本地震前 震	7	6.5	817	170
熊本地震本震	7	7.3	899	202

表を見てみると、耐震等級３の基準である600galをはるかに超えていることが分かります。

これだと、すべての家が倒壊してしまうのではないかと思ってしまいますが、そのようなことはなく、実際、倒壊していない建物もたくさんありました。

その理由は、ガルは加速度で一瞬の揺れの強さを表したものだからです。

建物の倒壊には、一瞬の揺れの強さだけでなく、このあと説明する「揺れている時間」と「共振現象」との組み合わせが重要になります。

②揺れている時間

建物には、釘などで止められた合板であったり、柱同士を固定する金具が使用されています。

それらの部分は、地震で揺らされれば揺れされるほど弱ってくるため、建物の耐震強度は落ちてくることになります。

とくに、釘などで止められた合板などは、地震の揺れによって釘穴が少しずつゆるくなり、釘自体が曲がってしまうこともあります。

揺れている時間が長くなるほど、建物の損傷は蓄積され、建物内部の損傷はひどくなっていくということです。

③共振現象

地震が起きた際には揺れる地面の影響で建物も揺らされますが、建物の揺れと地震の揺れが重なってしまうときがあります。

この場合、建物の揺れはどんどん大きくなっていきます。

これが、「共振現象」になります。

公園のブランコの揺れのリズムに、押すリズムを合わせることでどんどん揺れが大きくなる現象と同じです。

建物が揺れるリズムは、建物ごとで異なり「高さ・重さ・固さ」などによって決まります。

そして、この建物ごとの周期を「固有周期」と呼びます。

固有周期は、小さい建物ほど短い周期になり、大きい建物ほど長い周期になります。

地震によって建物が「倒壊」するメカニズム｜まとめ

地震によって建物が倒壊することについては、「揺れの強さ」「揺れる時間」「共振現象」の３つが大きく影響します。

そして、この中で一番影響が強いのが”共振現象”です。

いくら小さい地震であったとしても、その地震の揺れの周期と建物の固有周期が重なってしまえば、強い揺れになり大きな影響を及ぼしてしまいます。

これからの時代において、耐震等級３以上の耐震性能を持った家づくりをするのは必須条件ですが、そのことに加えて、共振現象によって大きな被害が出たときへの準備をしっかりしておくことが大切になりそうです。