構造物の常時微動計測 ～難波田城公園～ 基盤構造工学研究室 小田 優介 川満 大輔
常時微動計測について 構造物の揺れ方を調べる 計測方法 調べた場所 難波田城公園 今回、テーマ研究Ⅱの授業において、私たちは常時微振動計測をすることになりました。 常時微振動計測とは、普段起こっている小さな振動の中で構造物がどのような揺れ方をしているのかについて計測することです。 計測方法は、このような機械を使って振動を計測します。 この機械は縦向きに置くと縦方向の揺れ、横向きに置くと横方向の揺れを計測する事が出来ます。 今回の実験では、日本の古い木造家屋の常時微動計測を行いたかったため、難波田城公園に実際に行って、計測を行ってきました。
難波田城公園 施設概要 所在地は富士見市 中世に活躍した難波田氏の城館跡 昭和36年埼玉県旧跡に指定 敷地面積約17240平方メートル 難波田城公園について軽く説明します。 難波田城は富士見市にあり、中世に活躍した難波田氏の城館跡で、昭和36年に埼玉県旧跡に指定されました。 敷地面積は約17240平方メートルもあります 公園内には、「城跡ゾーン」と「古民家ゾーン」があり、今回は、「古民家ゾーン」にある「旧金子家」の計測を行いました。
模型製作 目的 「旧金子家」の構造を知る 製作方法 平面図、立面図の作製 木材を使って模型製作 常時微動計測を行う前に、「旧金子家」の構造をしっかりと把握することを目的として、模型製作を行いました。 まず、「旧金子家」の寸法を測って縮尺１/３０の平面図、立面図を作りました。 次に、作った平面図、立面図を基に木材を使用して模型を製作していきました。 そして、作った模型から「旧金子家」の揺れ方を予想して常時微動計を設置する場所を決定しました。
建物が振動してるか？ 設置場所 建物の梁と桁、地面 目的 建物が振動しているかどうか調べる 予想 建物の方が振幅が大きくなる。 まず、建物の梁と桁、また、地面に常時微動計を設置し、建物が実際に振動しているのかどうか調べました。 ここでは建物が揺れていると予想したため、梁と桁で測った振幅の方が大きくなると予想しました。
桁方向の波形グラフ この図は、縦軸が振動の振幅について、横軸が時間を表した図になっています。 計測結果は、予想通り、桁方向の計測において建物の梁、桁のどちらについても、計測した常時微動計の方が大きな振幅を観測しました。 この事から、建物が地面からの振動を受けて、振動しているということが分かりました。
梁方向の波形グラフ 梁方向についても同じで、建物の梁と桁に設置した計測機の方が大きな振幅を記録したことから、建物が揺れているということがいえます。
建物の振動の仕方 設置場所 建物の手前側と奥側 目的 建物の揺れ方について調べる 予想 同じ方向に揺れる 建物の振動の仕方を調べるために軒げたの上と大黒柱に刺さっている梁の上に振動系を設置した。
桁方向について ３hzと5hzで振動が観測できた ３ｈｚでは同位相 ５ｈｚでは逆位相 この図は、縦軸が振幅、横軸が振動数を表しており、どの振動数で建物が大きく揺れているのか読み取ることが出来ます。 結果は、手前と奥どこに置いた場合でも、3ｈｚと5ｈｚでよく揺れていると読み取ることが出来した。
梁方向について ３ｈｚと５ｈｚで振動が観測できた ３ｈｚと５ｈｚで同位相 梁方向について見てみても桁方向と同じような結果を得ることが出来ました。
まとめ 構造物は主に３ｈｚ付近で振動していた。 ５ｈｚ付近の桁方向の振動ではねじれ（位相差約180度）の揺れが観測された。