かき混ぜずに振った場合: 最も高い塊

5 月 9 日、10 階建てのタワーがマグニチュード 6.7 の地震に相当する力で意図的に揺れ、数分後にはマグニチュード 7.7 の地震に相当する揺れが起こりました。 オレゴン州ポートランドとロサンゼルスに本拠を置くLEVER Architectureが、いくつかの大学や業界のパートナーと協力して設計したこの構造物は、激しい応力によって揺れ、がたつきましたが、その後すぐに元の垂直位置に戻り、明らかに無傷でした。 この建物は、特に大量木材の耐震性をテストおよび実証するために 300 万ドルから 400 万ドルの費用をかけて建設されたもので、自然災害工学研究インフラ (NHERI) のトールウッド プロジェクトの中心的存在です。 これらの長い間待ち望まれていたシミュレーションの後、ロケットの発射を想起させるカウントダウンがそれぞれに先行し、参加者は歓声を上げ、お互いに抱き合って成功を祝いました。

構築に約9か月かかったこの試験構造は、組み立てられたカリフォルニア大学サンディエゴ校のイングルカーク構造工学センターの「振動台」上に1年近く放置される。 この大型地震シミュレーターは、建物がボルトで固定される 25 × 40 フィート、厚さ 3 フィートのプラテンまたはプレートを備えており、2022 年にアップグレードされ、6 軸の動作が可能になり、全範囲を再現できるようになりました。地震イベントで起こり得る 3D 運動の変化。 このタワーには、構造強度、持続可能性、耐震特性などの利点を備えた多層人工木材製品であるマスティンバーのさまざまな種類と用途が組み込まれています。 これは、この種の試験がこれまでに受けられた中で最も高い、主にマス木造の本格的な構造物です。

最近の実験はコンピューター制御で、それぞれ1分弱続き（実際の地震の継続時間と一致）、過去の2つの大きな地震、つまり1994年のカリフォルニア州ノースリッジ地震と、それに続く1999年の台湾の集集地震のさらに強力な地震をシミュレートした。 再現されたそれぞれの出来事は短いにもかかわらず、国立科学財団が資金提供したこのプロジェクトは、多くの異なる団体が関与して何年もかけて進められました。 コロラド鉱山学校の主任研究員シリン・ペイ氏が主導し、コロラド州立大学、オレゴン州立大学、リーハイ大学、ワシントン大学、ネバダ大学リノ校、カリフォルニア大学サン校を含む研究機関のコンソーシアムと協力した。ディエゴとペイの。 さらに、多くの業界パートナーが材料、建築製品、建設サービス、専門知識を提供してくれました。

それぞれのシミュレートされたイベントから可能な限り多くのことを学ぶために、設計チームは幅広い建築条件とコンポーネントを統合しました。 高さ 112 フィートのタワーには 32 × 34 フィートの床板があり、部分的に振動台を超えて伸びており、研究者はカンチレバーの性能をテストできます。 建物内の構造上の役割とレベルに応じて、クロスラミネート（CLT）、接着ラミネート（集成材）、釘ラミネート（NLT）、ダボラミネート（DLT）、およびベニヤ積層材など、さまざまなタイプのマスティンバーが使用されます。 (LVL) - 床スラブ、壁、柱、梁などの要素を形成します。

リソースは下 3 階の外装材のみでしたが、各象限では独自のタイプの外装システムや窓を使用して研究範囲を広げています。 バルーンフレームのスキンは床スラブから独立していますが、他の外装はそれらの水平面に直接接続されています。 ファサードのバリエーションは、ガラス張りのカーテンウォール システムから 2 種類のパンチ窓まで多岐にわたります。 「たとえば、コーナーで交わるリボン窓などを必ず含めるようにしました。なぜなら、コーナーは地震の際に弱点となることが多いからです。」とレバー社代表のジョナサン・ヘップナー氏は語ります。

多くの動きに適応する対策の中で、伸縮継手は特定の材料を分離し、一部の非構造間仕切り壁には地震による変位を考慮したトラック付きの偏向ヘッドが付いています。 同様に、建物の中心部に近い 10 階建ての自立階段は、ほとんどの階に柔軟な接続があり、地震時の揺れを許容します。

写真提供：LEVER Architecture

おそらくこの塔の最も革新的な特徴は、その大量木材の「揺動壁」でしょう。 ペイ氏が説明するように、「建物の高さいっぱいにある無垢材の平面で、ポストテンションをかけた鋼棒 (ケーブルの代わりに使用することもできますが) によって地面に固定されています。横方向の力を受けると、壁は前後に揺れます。これにより、地震の影響が軽減されます。地震が終わると、張られたロッドまたはケーブルが建物を中心または垂直に引き戻します。」 米国とニュージーランド両国のチームはコンクリートの岩壁を研究していましたが、木材バージョンの実現は大きな進歩です。 試験構造には、これらの壁のうち 4 つ（建物の外周に沿って 2 つ、中心近くに 2 つ）が含まれています。これは、CLT と、一定の間隔で一体化された U 字型鋼製たわみプレートを備えたマスプライ パネル (MPP) で作られており、建築中の揺れの力を吸収します。地震。 「そして、過度のストレスがかかっても、ヒューズのように、後で交換可能です」とヘップナー氏は言います。 タワーの多くの構造部分および非構造部分と同様に、それらは地震による損傷を最小限に抑えるように設計されており、最も極端な条件下でも比較的簡単な修理で建物が存続できるように設計されています。

「建物全体には 800 個以上のデータ収集センサーがあるため、ここでの地震後の分析は私たちに多くのことを教えてくれます。」と LEVER 創設者トーマス・ロビンソン氏は言います。 調査が続く中、ノースリッジとチチの再現に続いて突き上げ地震のシミュレーションが行われた。 最終的には、研究者が地震の頻度と比較した建築質量などに関する問題を研究できるようにするために、タワーの上層階は撤去される予定だ。

ペイ氏は、このテストプロジェクトの価値を強調して、「マスティンバーは建築と建設における大きなトレンドの一部だが、高層構造物におけるマスティンバーの耐震性能は他の既存の建築システムほど理解されていない」と指摘する。 5 月 9 日のシミュレーションで数人の研究者が言及したように、このプロジェクトにより、特に地震が発生しやすい地域での大量木材の使用が促進され、住宅と商業建築の両方に広範な建築基準の変更がもたらされることが期待されています。耐震設計のロックンロール：木製揺動壁。

NHERI Tall Wood プロジェクト — LEVER Architecture の 10 階建てのマスティンバー構造の耐震テスト。