1
00:00:07,080 --> 00:00:10,586
地震はいつの世も
恐ろしい現象でしたが

2
00:00:10,586 --> 00:00:14,051
都市が発達して
ビル崩壊の危険性が増すと

3
00:00:14,051 --> 00:00:17,720
ますます命にかかわるようになりました

4
00:00:17,720 --> 00:00:20,279
なぜ 地震でビルは崩壊するのでしょうか

5
00:00:20,279 --> 00:00:22,756
またそれを防ぐにはどうしたら
いいのでしょうか？

6
00:00:22,756 --> 00:00:24,994
パニック映画を見たことがあれば

7
00:00:24,994 --> 00:00:26,101
ビルの崩壊は

8
00:00:26,101 --> 00:00:29,573
その足元の地面が
激しく揺れたり ひび割れたりすることで

9
00:00:29,573 --> 00:00:32,977
起こるのだと考えるでしょう

10
00:00:32,977 --> 00:00:35,298
でも 実はそうではありません

11
00:00:35,298 --> 00:00:39,374
まず ビルの多くは断層線上に
あるわけではなく

12
00:00:39,374 --> 00:00:43,966
移動する構造プレートはビルの基盤より
さらに深いところにあります

13
00:00:43,966 --> 00:00:46,316
では 本当は何が起きているのでしょうか？

14
00:00:46,316 --> 00:00:50,077
地震の実態や
ビルにもたらされる影響は

15
00:00:50,077 --> 00:00:52,065
もう少し複雑なのです

16
00:00:52,065 --> 00:00:55,282
建築家やエンジニアは

17
00:00:55,282 --> 00:00:59,778
柱と梁の代わりに
平面上に配列されたラインや

18
00:00:59,778 --> 00:01:05,432
ビルの質量を表す球がついた
棒付キャンディ型のモデルを使います

19
00:01:05,432 --> 00:01:09,280
ここまで単純化しても
こういったモデルはとても役立ちます

20
00:01:09,280 --> 00:01:12,009
それは地震に対して
建物がどう反応するかは

21
00:01:12,009 --> 00:01:14,553
基本的に物理学の問題だからです

22
00:01:14,553 --> 00:01:16,868
地震によって引き起こされる
ビルの崩壊は

23
00:01:16,868 --> 00:01:20,332
実は地震そのものが
原因なのではありません

24
00:01:20,332 --> 00:01:23,259
そうではなく
ビルの下にある地面が動くと

25
00:01:23,259 --> 00:01:26,284
ビルの基盤と
低い階にずれが生じて

26
00:01:26,284 --> 00:01:28,975
残りの構造に衝撃波を送るので

27
00:01:28,975 --> 00:01:31,834
ビル全体が左右に揺れ動くのです

28
00:01:31,834 --> 00:01:36,136
この振動の強さは
主に２つの要素に依存しています

29
00:01:36,136 --> 00:01:39,196
底部に集中したビルの質量と

30
00:01:39,196 --> 00:01:40,568
ビルの剛性

31
00:01:40,568 --> 00:01:44,595
つまり 一定の変位を生じさせるのに
必要な力です

32
00:01:44,595 --> 00:01:48,155
ビルの剛性は材質や
柱の形にも左右されますが

33
00:01:48,155 --> 00:01:51,207
主に高さが関わってきます

34
00:01:51,207 --> 00:01:54,105
比較的低いビルは固くて
しなりませんが

35
00:01:54,105 --> 00:01:57,347
高層ビルは
もっと曲がりやすくなっています

36
00:01:57,347 --> 00:02:00,557
それなら なるべく
しなることがないように

37
00:02:00,557 --> 00:02:02,843
低いビルを建てればいいと思うかもしれませんね

38
00:02:02,843 --> 00:02:08,699
しかし 1985年のメキシコシティの地震は
そうではない事を教えてくれます

39
00:02:08,699 --> 00:02:09,812
地震の最中に崩壊したのは

40
00:02:09,812 --> 00:02:14,022
６階から15階の高さのビルが
多かったのです

41
00:02:14,022 --> 00:02:17,999
ここで不思議なことは
周囲の低い建物は崩壊せず

42
00:02:17,999 --> 00:02:22,405
また15階より高い建物も
比較的被害は小さく

43
00:02:22,405 --> 00:02:24,555
中間の高さの建物が

44
00:02:24,555 --> 00:02:28,730
地震そのものよりも もっと激しく振れて
崩壊したことです

45
00:02:28,730 --> 00:02:30,590
なぜそんなことが
起こったのでしょうか？

46
00:02:30,590 --> 00:02:34,322
答えは固有振動数として知られる
特性に関係しています

47
00:02:34,322 --> 00:02:35,988
周期的に振動するシステムにおいて

48
00:02:35,988 --> 00:02:41,581
周波数とは１秒間における往復運動の
回数を意味します

49
00:02:41,581 --> 00:02:43,731
これは周期
つまり１回のサイクルにかかる

50
00:02:43,731 --> 00:02:47,520
秒数の逆数になります

51
00:02:47,520 --> 00:02:51,763
ビルの質量と剛性によって
固有振動数が決まり

52
00:02:51,763 --> 00:02:55,330
その振動数付近に
振動が集中しがちなのです

53
00:02:55,330 --> 00:03:00,277
ビルの質量が増すと
固有振動の振動数が低下しますが

54
00:03:00,277 --> 00:03:03,835
一方で 剛性が増すと
振動が速くなります

55
00:03:03,835 --> 00:03:06,192
ですから 次の方程式は
双方の関係を表しています

56
00:03:06,192 --> 00:03:09,911
剛性と固有振動数は
お互いに比例し

57
00:03:09,911 --> 00:03:14,184
反対に質量と固有振動数は
反比例します

58
00:03:14,184 --> 00:03:17,658
メキシコシティで起こったのは
共振と呼ばれる現象で

59
00:03:17,658 --> 00:03:20,198
地震波の持つ振動数が

60
00:03:20,198 --> 00:03:24,535
中高層ビルの固有振動数と
たまたま一致したのです

61
00:03:24,535 --> 00:03:27,456
すると振り子のタイミングあわせて
揺らした時のように

62
00:03:27,456 --> 00:03:31,211
１回ごとの地震の波が
現在の揺れている方向に向かって

63
00:03:31,211 --> 00:03:33,052
ビルの振動を増幅するため

64
00:03:33,052 --> 00:03:36,616
振れがさらに大きくなり

65
00:03:36,616 --> 00:03:41,303
最初のずれよりも
遥かに大きくなってしまいます

66
00:03:41,303 --> 00:03:44,685
現在 エンジニアは
地質学者や地震学者と共に

67
00:03:44,685 --> 00:03:48,702
共振によるビルの崩壊を防ぐために

68
00:03:48,702 --> 00:03:51,626
ビルを建てる場所の

69
00:03:51,626 --> 00:03:55,023
土質や断層タイプといった
要因を考慮し

70
00:03:55,023 --> 00:03:57,947
過去の地震データを基に
地震の振動数を予測します

71
00:03:57,947 --> 00:04:00,997
低周波の揺れだと

72
00:04:00,997 --> 00:04:02,865
高層で柔軟性の高いビルの方が
ダメージを受け

73
00:04:02,865 --> 00:04:05,789
反対に高周波の揺れは

74
00:04:05,789 --> 00:04:08,553
低く より固いビルにとっての
脅威となります

75
00:04:08,553 --> 00:04:11,316
エンジニアは衝撃を吸収する
方法も考案し

76
00:04:11,316 --> 00:04:14,947
画期的なシステムで
変形を防ぎます

77
00:04:14,947 --> 00:04:17,423
基礎免震は
柔軟なレイヤーを採用する事で

78
00:04:17,423 --> 00:04:21,346
基礎がずれても
他の部分に影響することを防ぎます

79
00:04:21,346 --> 00:04:25,225
同調質量ダンパシステムは
位相をずらして

80
00:04:25,225 --> 00:04:28,536
固有振動数の振動を与えることで
振動を相殺させることで

81
00:04:28,536 --> 00:04:30,303
共振を防ぐのです

82
00:04:30,303 --> 00:04:33,835
つまり 倒れないのは
一番頑丈な建物ではなく

83
00:04:33,835 --> 00:04:35,477
よく考えて設計されたビルなのです