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これまでの大きい地震(阪神淡路、中越沖、東日本、熊本など)で、住居、ビルなど...

wat********さん

2019/5/2609:15:21

これまでの大きい地震(阪神淡路、中越沖、東日本、熊本など)で、住居、ビルなどが損壊したり火災を起こして、多くの人の命が奪われました。

原発の耐震性は最も堅固だと言われますが、住居やビルと比べて何がどう違

うので堅固なのでしょうか?

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ベストアンサーに選ばれた回答

yak********さん

2019/5/2716:27:10

下でyos***さんも正しい回答をしていますが、一般の人に分かり易く説明するのはなかなか難しい質問です。

耐震性が最も優れている(堅固である)とは、簡単に言えば、他の建築物(あるいは機器)に比べて大きな地震に耐えられるということです。

これを実現するためには、当たり前のことですが、以下を実施しています。
①大きな地震力を設計条件とする。
②その大きな地震力でも損壊しない設計、製作をする。

具体的に言えば、一般のビルなどの建築物は建築基準法(施行令第8節)に基づき、設計します。
高さ60mを超える高層ビルは時刻歴応答解析(設計で想定した動的地震波を入力して建築物の応答を時刻歴で解析するもの)を用いた設計をすることが求められていますが、一般のビルは許容応力度計算で設計(評価)するのが一般的です。簡単に言えば地震荷重を静的に取扱い、その建築物の重量に係数(Ci:層せん断力係数)を掛けて地震力とするものです。

力は質量×加速度であり、建築物の重量は建築物の質量×重力加速度ですから、下向きの力であり、Ciは力である重量に掛ける係数ですから、重力加速度を水平方向加速度に当て嵌める場合の係数と理解してもらえば良いでしょう。
このCiは、建築物の高さ(各層=各階)毎に異なります。簡単に言えば(1次モードのみで言えば)ビルの上の方が、揺れ(振幅、加速度)が大きいということです。

なお、細かい話をすれば、Ciは地震地域計数(Z)、振動特性係数(Rt)、高さ方向分布係数(Ai)も考慮して定められます。

原発の重要設備(建築物、機器など)は、このCiを3倍にするよう基準で定められていますので、ごく簡単に言えば、一般のビルより3倍以上の地震力を想定しているということで、3倍以上強固ということになります。

ただし、実際には、この静的地震力だけではなく、動的地震力による評価を求められていますので、もっと強固になっています。
即ち、原発を建設する場所(敷地)の地盤調査、過去の地震調査、活断層調査などを行って定める地震動(敷地毎に震源を特定して策定する地震動)と、過去の内陸地殻内地震の観測記録などで定める地震動(震源を特定せず策定する地震動)を包絡した条件で基準地震動を定めており、これに耐える設計をしていますので、実際には5倍以上強固になっています。

大きい地震に耐えるためには、耐震構造、減衰構造、免震構造を採用しています。なお、原発の場合には、放射線遮蔽で建屋が強固にできていますので、耐震構造を採用しています。必要により、機器免震構造を採用することもあり得ます。

また、原発の建屋は、埋め込み式が多く、建屋(建築物)の高さが低いことも耐震性を向上させていますし、一般のビル、一戸建て住居は地表(表層地盤)に基礎を築いて建築していますが、原発(高層ビルも)は工学的基盤(岩盤などの良好な安定基盤)に建てられており、これも耐震性に優れている理由です。安定基盤と地表では、地表の方が数倍揺れの大きさ(加速度、振幅)が大きくなります。

よく誤解があるのですが、気象庁が発表する震度と、原発の耐震性とは直接的には関係しないことを理解する必要があります。

気象庁が発表する震度は、気象庁、MEXT、都道府県が設置している加速度計の記録(水平2方向、鉛直1方向の加速度の合成値)に基づき算出しています。

http://www.data.jma.go.jp/svd/eqev/data/kyoshin/kaisetsu/calc_sindo...

この加速度計は、地表及び建物の1階に設置したものであり、地層表面の地震加速度を観測しているものです。一般の住居、ビルなどの建築物は、地表近くに基礎を作って建てられているので、住居、ビルの被害の目安を表すために地表の加速度を用いているのです。

原発の基準地震動の大きさ(加速度)は、原発が建てられる安定地盤の加速度であって、地表ではないので、震度の加速度とはまったく違うのです。

ですから、実際に原発の比較的近くで地震があった場合(例えば熊本地震と川内原発)でも、発表される加速度はまったく違うものとなります。(熊本地震で観測された地表の加速度は最大約1600ガルでしたが、離れた距離の川内の安定基盤表面は僅か5ガル)

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2019/5/2612:57:05

原発は地下深くにある硬い岩盤層まで穴を掘り、その岩盤層と一体化するような基礎を作り、岩盤層と一体になるように建設されています。
そのため地震による揺れは岩盤層と一体化した振動を起こすよう建てられていますから地震に対して強固なのです。

一方、一般の建築物は、そこまで深い基礎の上に作られてはいません。
そのため地震により岩盤層が揺れるのとは別の振動を起こしてしまいます。

地震による揺れの波は建物全体に伝わる中で時間が掛かりますから、地表面近くと屋上付近での時間差を生じ、建物自体に固有振動を発生させます。
この固有振動を起こしてしまうと非常に危険な状態となり、建物が壊れたり倒壊する危険性もあります。

なお新潟県庁を訪問した時、地元の方から『硬い岩盤が見つからず、基礎杭を岩盤にまで達せさせることができなかった』との話を聞きました。
つまり、岩盤層に対して『浮いている』ような状態で建てられており、地震の揺れだけは伝わってしまいますから、地震に対して堅牢ではないことを意味しています。

※ 新潟県は1964年に『新潟地震』を経験していますから、建設に当たっては慎重を期したのですが、結果的に対策できなかったわけです。

原発は地下深くにある硬い岩盤層まで穴を掘り、その岩盤層と一体化するような基礎を作り、岩盤層と一体になるように建設さ...

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