地下構造物は地震に強いと言いますが、どうしてですか?

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A 回答 (4件)

ゼネコン構造設計の者です。


簡単に言ってしまえば、地下構造物は地面といっしょに動くから、柱、梁などの構造部材には地震による力はほとんど加わらないからです。

比較の為に、地上構造物は・・・
地上の構造物は、1階部分でしか地面にくっついてませんので建物の2階以上は地面が揺れると、その場に留まろうとする力(慣性力)が加わります。従って地上構造物の柱や梁はこの慣性力に対して安全であるように設計しなければなりません。

これに対し地下構造物は、地面といっしょに揺れますので柱や梁には地震による慣性力はほとんど加わりません。土圧(土の荷重)、水圧(地下水の水圧)対して安全であるように設計しておけばよい(安全率は地震時の1.5倍とる←建築基準法)のです。
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地震の時に地面を構成する岩石が伸びたり縮んだりという変形をしますが、この波長(伸び縮みを1回繰り返す距離)は短いもので数100メートルという単位です。

ですから、例えコンクリートといえども、そのくらい長い距離であれば多少の変形はできます。
ですから、岩石が破壊する程の強い地震(揺れ幅が大きい地震)なら壊れますが、地上の物に比べるとはるかに頑丈だと言えるわけです。

ちなみに、地上の物は、地面に接するところで支えられた振り子みたいなもので、そこを支点にしてゆ~らゆ~らと揺れてしまうので、地面のあたりで局部的に破壊し、倒壊したりしやすいわけです。
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地下構造物の種類、場所、位置、土質などにも寄りますが、概ね強いと言えますね。


それは、構造物全体が、地震波の伝わる媒体の中に包まれているからです。
地上の構造物だと、基礎部分だけしか接していませんから、直接地震波が伝わるのは基礎部分だけで後は放っておかれる状態になります。
そうなると力の掛かり方がアンバランスになりますから、極端に応力が集中する場所が出てきます。
地下構造物の場合ですと応力の極端な集中が少ないと言えます。
それで地震に強いと言われるのですね。
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上下左右どちらからでもほぼ同時に、同一方向に力がかかる(地上にあると力がかかるのは地面だけですよね?)からそのぶんあるヶ所だけに力がかかるのを防ぐからです。



ただし断層がそこにできたら壊れますが。
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