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津波荷重シミュレーション

3次元熱流体解析ソフトウェア e-flowDX を用いた津波荷重シミュレーションについてご紹介します。

 

目的

従来は頻発する海溝型地震の発生に伴う津波の建物に掛かる荷重の挙動を詳細に把握する事により、避難ビルの設計が具備すべき耐津波荷重仕様を再検討する目的で研究が始まりました。
しかし今回の未曾有とも言える東日本大震災での大津波の被害状況を受け、今までの設定条件には無かったシミュレーションの必要性が生じてきました。すなわち10~20mの高波高の津波や、建物群としての津波荷重評価などが、避難ビルに限らず沿岸に建設される施設の設計や都市計画に今後必須で急務とされています。

津波の再現

空港港湾研などが所有する津波水槽などで起こる津波の再現と波が建物に加える荷重のトレースを行い、時系列的に荷重の傾向が津波を再現している事を確認しています。

避難ビルへの津波荷重シミュレーション

四国の3階建て小学校校舎を想定して詳細な建物モデルを構築し、当時想定しうる1~8mの津波条件を設定して建物表面に掛かる動的荷重分布や転倒モーメントの評価を行いました。 更にピロティなどの建物開口部を設ける事によって津波荷重を減少させる効果も定量的に評価しています。


  • パース (陸側上方より俯瞰)

  • 建築物に作用する水平津波力の時刻暦

断面での津波力分布の違い


  • 窓開口無し 5秒後、10秒後

  • 窓開口有り 5秒後、10秒後

これからの津波荷重シミュレーション

従来のシミュレーション条件に加えて、①10m以上の高波高の浸水深条件設定 ②防波堤・海底地形の影響の把握 ③建物1個だけでなく街並みを再現しての解析 ④引き波のシミュレーション ⑤船舶や構造物など浮遊物のシミュレーション(FreeMotion機能)などが今後考えられます。また、移動境界問題と本手法を組み合わせ、水槽に地震荷重が加わった際の内部の水の挙動も解析可能です。


     

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