東工大の戦略分野 SSI　私たちが考える次世代の社会インフラ　第２回

レジリエントな社会を創る

環境・社会理工学院 三井和也 助教　中山一秀助教

SSIでは、実現したい未来社会に向け、4つのテーマ、「レジリエント社会の実現」、「地球の声のデザイン」、「スマートシティの実現」、「イノベーション」を設定している。今回は、「レジリエント社会の実現」というテーマで、建築学系の三井和也先生と土木・環境学系の中山一秀先生に登場してもらった。現在の研究内容と、SSIにおける活動内容について話を聞いた。

軽量かつ耐震性能の高い建築物に向けて

「座屈」という物理現象に着目

―具体的にはどのような研究でしょうか。

三井：私たち研究室のユニークな点は、「座屈」に着目している点です。下敷きや定規を押して、べこべこと曲げる遊びをしたことがあると思います。これが「座屈」です。下敷きだけでなく、建物の柱や梁といった構造体でも座屈は発生し、建物が倒壊する要因の1つとなっています。

座屈は悪い現象と認識されがちですが、数学に基づいて精密に予測することができます。我々はこの現象を利用し、鋼構造の狙った箇所・タイミングで座屈を発生させる制御技術を構築し、座屈をうまく活用することを考えています。

この技術により、巨大地震が発生した際、建築物のどの箇所にどの程度のダメージが蓄積されるか予測できますし、迅速に補修できるというメリットもあります。日本のような災害の多い国において、災害に強い建築物を作ることは重要ですが、仮に損傷したとしても、損傷のしかたを工夫すれば、人命や財産をより守りやすくなります。

このように、座屈という現象を制御して、地震のエネルギーを特定の箇所で集中的に吸収させることで、自然災害による被害を最小限に食い止めようというわけです。

―座屈しやすい箇所を、建築物のどの部分に、どのように入れればよいかは、理論計算によって導き出すことができるのですね。

三井：高層ビルの設計では、地震時の建物の揺れをシミュレーションすることが一般的です。高精度なシミュレーションには、「この柱は、このように壊れていく」といったデータが不可欠です。ところが、そういったデータはあまり多くありません。そのため、私の研究室では、柱や梁が座屈によってどのように壊れていくかというデータを、実験や解析により調査しています。

コンクリート構造物の効果的かつ効率的な維持管理に向けて

電気（化学）的特性を使ってコンクリートや鉄筋の状態を評価

建築系と土木・環境系の研究者の協業によりレジリエント社会の方向性を探りたい

－三井先生は鉄骨構造学、中山先生はコンクリート工学がご専門とのことですが、今後、SSIではどのような協業を期待されていますか？　また、レジリエントとは、「柔軟性がある」「回復力のある」といった意味合いですが、特に、レジリエント社会の実現という観点からお考えを聞かせて下さい。

三井：日本では、建築と土木は分野が分かれているため、これまで、建築系の私と土木・環境系の中山先生が交わる機会は限られていました。しかし、建築と土木は技術的に多くの共通点のある分野です。

どこの大学でも、レジリエント社会を前提に、建築・土木の研究を進めていると思います。その中で、東工大SSIにしかできないことという点では、従来、縦割りだった組織に、今回、SSIという横串が刺されたことにより、これまで交流のなかった研究者同士が意見を交換し合い、皆が目指すべき方向性を一緒に探っていくことができるようになりました。

そのため、「レジリエント社会に向けて、SSIではこのような研究をしています」ということを、様々な分野の若手研究者が一緒になって、大きなムーブメントを作れるように，社会に向けて広く発信していくことが、まずは重要であると考えています。

中山：三井先生がおっしゃるように、SSIにおいては、東工大全体として目指すべき方向性について、分野横断で話し合い、すり合わせていくことが重要であると考えています。

また、レジリエントな社会を目指すといったとき、学術的な面においても、SSI内で系を跨いだ融合が不可欠です。ビルや住宅などの建築物と、道路や橋梁などの公共構造物を別々に考えるのではなく、1つの町や地域として考えていく必要があります。その点においても、SSIには非常に期待していますし、我々若手がけん引していかなければならないという思いを強くもっています。

２０２４年６月掲載　　Published: June 2024