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竪樋(雨どい)が歪んでしまうことになった原因を考察探究した5


地震の揺れエネルギーは到達してくる過程で、伝わってくる地域の地盤などでも変化します

地震の時に建物を揺らすエネルギーは、震源における地震動の性質に端を発しますが、揺れエネルギーが自分の家に到達してくる過程で、伝わってくる地域の地盤などでも変化しましょうから、同一の地震であってもそれぞれのお宅の揺れ方は全部異なったものになると思います。


そう考えますと、地震に因る建物の揺れ幅は、一般論の平均的な数値として捉えるのであれば可能でしょうが、正確には個々のお宅でそれを観測するしかないと思います。

長周期地震動は建物固有の振動周期と地震動の波長が同調した時振幅が大きくなるので高層ビルの頂上は何メーターも揺れる

長周期地震動という言葉があります。揺れの周期の時間が長い時に長周期地震動と呼ばれています。


周期とは、揺れて元に戻る1回の振幅のことを言います。


建物にはそれぞれ固有の揺れやすい周期があります。その時の地震の周期が建物固有の周期と一致した時に、大きく揺れることになります。


東日本大震災の時には東京の高層ビルの高層階では、何メーターも揺れ動いていた映像が衝撃的でした。

物質固有の振動周期は鉄筋コンクリート造でも揺らし共振する場合がある
軽量鉄骨造の低層アパートでも固有の振動周期が共振すると大きく揺れることになる
低層な一般戸建て住宅でも長周期地震動と無縁ではない

私たちが暮らす建物は木造家屋、軽量鉄骨造家屋、重量鉄骨造家屋、鉄筋コンクリート造家屋など、様々な構造の建物が存在します。


同じ木造家屋であっても、瓦屋根もあれば金属屋根、スレート屋根もります。外壁はモルタル吹き付けやサイディングボード、金属サイディング外壁もあり、使用されている建築資材は全部異なっています。


一軒のお宅では何千種類もの建築資材が採用されて家が出来上がっています。その建築資材それぞれが固有の揺れ周期を持っているので、組み合わさった建築資材が総合的にどんな固有の揺れ周期を持つことになるのかはかなり難しいことでしょう。

マンション本体と竪樋とに大きく分けて考えると物質固有の振動周期を分解して理解しやすい

何千種類の建築資材で構成される家屋の固有の揺れ周期を知ることは、大手建設会社の地震研究所でもない限り難しいと思いますが、難しく考えずシンプルな思考をしてみます。


竪樋が分岐配管のチーズの部分で割れている訳ですから、マンション本体と雨どい(竪樋)に大きく分類して、アナログな発想で考えます。

質量が何十トン、何百トンあるマンション1棟の固有の振動周期を解析することは困難である

マンション本体の重量はどのくらいあるのでしょうか。建築資材の標準質量は分かりますので、使用されている材料の総量が判れば、計算するとかなり近い数値を求めることができますが、相当手間がかかりますので割愛させていただきます。


ものすごく荒っぽい感覚ですが、おそらく何十トン、何百トンと言うような次元の質量だと考えられます。


一方雨どい(竪樋)1本軒先から地表までの総重量は10kgにも満たない程度の重さでしょう。

チーズと竪樋の接合点が割損する理由はマンション本体と竪樋の振幅が異なること

全く質量が異なる状態にある事を感じて頂けたと思います。地震が来た時にはマンション本体も雨どい(竪樋)も同時に揺れ動きます。


しかし両者の質量が異なること、固有の揺れ周期が異なることで、地震動の周期が異なると、マンション本体と雨どい(竪樋)それぞれの振幅が異なるはずです。

デンデンとチーズで固定された竪樋は地震の揺れで強制的に縦揺れに追随させられチーズを割損させる

固有の揺れ周期が異なる物質が固定されています。雨どい(竪樋)の上は軒樋と接続され、デンデン、チーズで固定されます。


地表部分は、埋設管に接続されて、身動きができない環境にあります。


このような状態で縦揺れが強い地震動の影響を受けますと、固定されていて圧倒的に質量の小さい雨どい(竪樋)が割損してしまうメカニズムが理解できます。

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