0:00:07.080,0:00:10.586
地震はいつの世も[br]恐ろしい現象でしたが

0:00:10.586,0:00:14.051
都市が発達して[br]ビル崩壊の危険性が増すと

0:00:14.051,0:00:17.720
ますます命にかかわるようになりました

0:00:17.720,0:00:20.279
なぜ 地震でビルは崩壊するのでしょうか

0:00:20.279,0:00:22.756
またそれを防ぐにはどうしたら[br]いいのでしょうか？

0:00:22.756,0:00:24.994
パニック映画を見たことがあれば

0:00:24.994,0:00:26.101
ビルの崩壊は

0:00:26.101,0:00:29.573
その足元の地面が[br]激しく揺れたり ひび割れたりすることで

0:00:29.573,0:00:32.977
起こるのだと考えるでしょう

0:00:32.977,0:00:35.298
でも 実はそうではありません

0:00:35.298,0:00:39.374
まず ビルの多くは断層線上に[br]あるわけではなく

0:00:39.374,0:00:43.966
移動する構造プレートはビルの基盤より[br]さらに深いところにあります

0:00:43.966,0:00:46.316
では 本当は何が起きているのでしょうか？

0:00:46.316,0:00:50.077
地震の実態や[br]ビルにもたらされる影響は

0:00:50.077,0:00:52.065
もう少し複雑なのです

0:00:52.065,0:00:55.282
建築家やエンジニアは

0:00:55.282,0:00:59.778
柱と梁の代わりに[br]平面上に配列されたラインや

0:00:59.778,0:01:05.432
ビルの質量を表す球がついた[br]棒付キャンディ型のモデルを使います

0:01:05.432,0:01:09.280
ここまで単純化しても[br]こういったモデルはとても役立ちます

0:01:09.280,0:01:12.009
それは地震に対して[br]建物がどう反応するかは

0:01:12.009,0:01:14.553
基本的に物理学の問題だからです

0:01:14.553,0:01:16.868
地震によって引き起こされる[br]ビルの崩壊は

0:01:16.868,0:01:20.332
実は地震そのものが[br]原因なのではありません

0:01:20.332,0:01:23.259
そうではなく[br]ビルの下にある地面が動くと

0:01:23.259,0:01:26.284
ビルの基盤と[br]低い階にずれが生じて

0:01:26.284,0:01:28.975
残りの構造に衝撃波を送るので

0:01:28.975,0:01:31.834
ビル全体が左右に揺れ動くのです

0:01:31.834,0:01:36.136
この振動の強さは[br]主に２つの要素に依存しています

0:01:36.136,0:01:39.196
底部に集中したビルの質量と

0:01:39.196,0:01:40.568
ビルの剛性

0:01:40.568,0:01:44.595
つまり 一定の変位を生じさせるのに[br]必要な力です

0:01:44.595,0:01:48.155
ビルの剛性は材質や[br]柱の形にも左右されますが

0:01:48.155,0:01:51.207
主に高さが関わってきます

0:01:51.207,0:01:54.105
比較的低いビルは固くて[br]しなりませんが

0:01:54.105,0:01:57.347
高層ビルは[br]もっと曲がりやすくなっています

0:01:57.347,0:02:00.557
それなら なるべく[br]しなることがないように

0:02:00.557,0:02:02.843
低いビルを建てればいいと思うかもしれませんね

0:02:02.843,0:02:08.699
しかし 1985年のメキシコシティの地震は[br]そうではない事を教えてくれます

0:02:08.699,0:02:09.812
地震の最中に崩壊したのは

0:02:09.812,0:02:14.022
６階から15階の高さのビルが[br]多かったのです

0:02:14.022,0:02:17.999
ここで不思議なことは[br]周囲の低い建物は崩壊せず

0:02:17.999,0:02:22.405
また15階より高い建物も[br]比較的被害は小さく

0:02:22.405,0:02:24.555
中間の高さの建物が

0:02:24.555,0:02:28.730
地震そのものよりも もっと激しく振れて[br]崩壊したことです

0:02:28.730,0:02:30.590
なぜそんなことが[br]起こったのでしょうか？

0:02:30.590,0:02:34.322
答えは固有振動数として知られる[br]特性に関係しています

0:02:34.322,0:02:35.988
周期的に振動するシステムにおいて

0:02:35.988,0:02:41.581
周波数とは１秒間における往復運動の[br]回数を意味します

0:02:41.581,0:02:43.731
これは周期[br]つまり１回のサイクルにかかる

0:02:43.731,0:02:47.520
秒数の逆数になります

0:02:47.520,0:02:51.763
ビルの質量と剛性によって[br]固有振動数が決まり

0:02:51.763,0:02:55.330
その振動数付近に[br]振動が集中しがちなのです

0:02:55.330,0:03:00.277
ビルの質量が増すと[br]固有振動の振動数が低下しますが

0:03:00.277,0:03:03.835
一方で 剛性が増すと[br]振動が速くなります

0:03:03.835,0:03:06.192
ですから 次の方程式は[br]双方の関係を表しています

0:03:06.192,0:03:09.911
剛性と固有振動数は[br]お互いに比例し

0:03:09.911,0:03:14.184
反対に質量と固有振動数は[br]反比例します

0:03:14.184,0:03:17.658
メキシコシティで起こったのは[br]共振と呼ばれる現象で

0:03:17.658,0:03:20.198
地震波の持つ振動数が

0:03:20.198,0:03:24.535
中高層ビルの固有振動数と[br]たまたま一致したのです

0:03:24.535,0:03:27.456
すると振り子のタイミングあわせて[br]揺らした時のように

0:03:27.456,0:03:31.211
１回ごとの地震の波が[br]現在の揺れている方向に向かって

0:03:31.211,0:03:33.052
ビルの振動を増幅するため

0:03:33.052,0:03:36.616
振れがさらに大きくなり

0:03:36.616,0:03:41.303
最初のずれよりも[br]遥かに大きくなってしまいます

0:03:41.303,0:03:44.685
現在 エンジニアは[br]地質学者や地震学者と共に

0:03:44.685,0:03:48.702
共振によるビルの崩壊を防ぐために

0:03:48.702,0:03:51.626
ビルを建てる場所の

0:03:51.626,0:03:55.023
土質や断層タイプといった[br]要因を考慮し

0:03:55.023,0:03:57.947
過去の地震データを基に[br]地震の振動数を予測します

0:03:57.947,0:04:00.997
低周波の揺れだと

0:04:00.997,0:04:02.865
高層で柔軟性の高いビルの方が[br]ダメージを受け

0:04:02.865,0:04:05.789
反対に高周波の揺れは

0:04:05.789,0:04:08.553
低く より固いビルにとっての[br]脅威となります

0:04:08.553,0:04:11.316
エンジニアは衝撃を吸収する[br]方法も考案し

0:04:11.316,0:04:14.947
画期的なシステムで[br]変形を防ぎます

0:04:14.947,0:04:17.423
基礎免震は[br]柔軟なレイヤーを採用する事で

0:04:17.423,0:04:21.346
基礎がずれても[br]他の部分に影響することを防ぎます

0:04:21.346,0:04:25.225
同調質量ダンパシステムは[br]位相をずらして

0:04:25.225,0:04:28.536
固有振動数の振動を与えることで[br]振動を相殺させることで

0:04:28.536,0:04:30.303
共振を防ぐのです

0:04:30.303,0:04:33.835
つまり 倒れないのは[br]一番頑丈な建物ではなく

0:04:33.835,0:04:35.477
よく考えて設計されたビルなのです