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今月11日は、あの衝撃的な米国ニューヨークの世界貿易センター(WTC)ビルに旅客機が激突・崩壊した同時多発テロから丸4年。この崩壊プロセスを解析した鹿島の論文が、日本鋼構造協会特別賞を受賞した。同論文は、世界に先駆けて崩壊過程を詳細に再現した点や米国の専門誌での巻頭論文として掲載されたことを高く評価されたもので、これまでになかった特別賞を創設し、鹿島への授与を決めた。
鹿島の論文は、WTCビルは、高さ410メートル、110階建ての南北2棟によるツインタワーで、1972年に完成した。当時の最新技術を駆使して建設されたWTCビルが、なぜ崩壊に至ったのかを、旅客機激突から建物内部の破壊プロセスを鹿島のプロジェクトチームが世界で初めて詳細に解析したものである。同チームは、01年12月に発足した日本建築学会「WTC崩壊特別調査委員会」の要請を受け、構造設計技術者や小堀研究室など社内メンバーで構成し、崩壊過程の解析に着手した。
解析作業は、米国連邦緊急事態管理庁(EEMA)が02年5月にまとめたWTCの被害リポートなどからデータを集め、WTCや旅客機をモデル化し、有言要素法を使って解析を始めた。
南北2棟の建築構造形態が同じで、旅客機が衝突した高層階は一辺が約63メートルで、外周柱240本、内部のコア柱47本で構成し、建物全体を支えている。北側のWTC1と南側のWTC2に衝突した2機の旅客機はボーイング767型機で、WTC1の93階〜99階部分と、WTC2の78階〜85階部分に相次ぎ衝突した時点で、満タンの30トンの燃料を積み込んでいた。
プロジェクトチームは、全長49メートル、全幅48メートル、胴体高さ6メートルの機体を50センチ四方のメッシュで8,680個に分類。また、WTCビルも衝突した階層部分を中心に上下5階分ずつを取り出し、同じく数万個のメッシュに分け、それぞれの特性と強度に割り出し作業を行った。
衝突1秒間に、建物内部の瞬間を明らかにするために採用したソフトシステムが、局部破壊応答解析ソフト「LS−DYNA」で、70年代に米国立研究所が開発し、後に民間に開放した三次元解析ソフトで、鹿島は90年代に購入して改良を加えたものである。
解析の結果は、機体が外周柱を突き破り、バラバラになりながらコア柱に衝突して破壊。機体の一部は反対側の壁から外部に落下したしたという内容だった。WTC1の柱は122本、WTC2の柱は113本が瞬時に破壊された。旅客機衝突の瞬間から僅か0.6秒の状況を克明なシミュレーション画像で再現することに成功した。
外周一辺60メートルに60本の柱、全周240本柱、内部コア柱47本のWチューブの鳥かご構造に満タンの旅客機が激突すれば、柱の倒壊と同時に数階のクラッシュと火災発生など状態はある程度の予想はできるもののビル全体が崩壊することは予期できない事態だった。
当時の構造設計者も航空機の衝突を想定しての構造設計だったと語っているが、鹿島の解析によって明らかになったとすれば、今後の超高層建築の構造設計に大きな足跡を残すことになる。
【展示会のご案内】
非破壊検査・計測・評価・診断に関する専門展示会を11月15−18にかけ、東京・有明の東京ビックサイトで開催されます。事前登録をしておきますと入場無料になります。
http://www.jma.or.ja/nde/jp/ue.html
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名 称 : 非破壊評価総合展2005
会 期 : 2005年11月15日(火)〜18日(金)
10:00〜17:00(最終日は16:30終了)
会 場 : 東京ビックサイト(有明・東京国際展示場)東展示場
主 催 : 社団法人日本非破壊検査工業会 社団法人日本能率協会
協 催 : 社団法人日本非破壊検査協会
後 援 : 経済産業省(申請予定)
展示規模: 80社/100小間
来場者数: 8,000名(予定)
入場料 : 1,000円(消費税込)
* ただし、招待状持参者、事前登録者、学生は無料
同時開催: メンテナンス・テクノショー2005年
生産設備から社会資本ストックまでの診断・補修・維持管理技術と
ソリューションの専門展示会
主催:社団法人日本能率協会 社団法人日本プラントメンテナンス協会
展示規模:150社/320小間 来場指数:33,000名
INCHEM TOKYO 2005
プラントショー/先端材料展/製造業環境・エネルギー対策展
主催:社団法人化学工学会 社団法人日本能率協会
展示規模:330社/1,100小間
来場者数:81,000名
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