地震動

地震動とは

地震動とは、地震によって引き起こされる地面の揺れのことで、工学的には振動現象として扱われます。地盤にはそれぞれ固有の周期があり、地震動は複雑な振動を伴います。

地震動の力学的特徴

地震動は、断層のずれによって発生する振動が、地盤を伝わることで生じます。断層面は滑らかではなく、ずれの速さも場所によって異なるため、地震動は不均一な振動となります。発生した地震動は、地盤を約3〜7km/sで伝播し、地盤の性質や振動の特性によって、減衰したり増幅したりします。また、地震動が干渉・合成することで、周期が変化することもあります。地震動は、上下動、南北動、東西動の3つの成分に分けられます。

地震動の振動の特徴

地震動（地震波）は、震源から有限の速度で伝わります。地震波には、P波（初期微動）とS波（主要動）があります。P波は速く伝わるものの揺れは小さく、S波は遅れて伝わり大きな揺れをもたらします。また、S波よりも遅れて伝わる表面波は、遠くまで減衰しにくく、大きな揺れを引き起こすことがあります。

初期微動継続時間

P波とS波の到達時間の差を初期微動継続時間といい、これを利用して震源の位置を推定します。地震波の伝播速度は地盤によって異なるため、詳細な震源位置の決定には地質調査データとの比較が不可欠です。

周期で見た地震動

地震動は、周期によって以下の6つに分類できます。

極短周期地震動（周期0.5秒以下）：屋内の家具などが最も揺れやすい。
短周期地震動（周期0.5〜1秒）：やや短周期地震動を含む場合がある。
稍短周期地震動（周期1〜2秒）：木造家屋や低層建築物が揺れやすい。
稍長周期地震動（周期2〜5秒）：中規模中層建築物が揺れやすい。
長周期地震動（周期5秒以上）：高層建築物が揺れやすい。
超長周期地震動（周期数百秒以上）：地球全体が揺れやすい。

地震動の周期と建物の固有周期が一致すると共振が起こり、大きな被害につながります。特に、人的被害が大きい地震動で卓越した周期は「キラーパルス」と呼ばれることがあります。

振幅で見た地震動

地震動の振幅は、変位、震度、速度、加速度などで表されます。変位は地震波の振幅の大きさ、震度は被害の程度を考慮した指標、速度は地震動の速さ、加速度は地震動の変化を表します。

まとめ

地震動は、地震による地面の揺れであり、そのメカニズム、振動の特徴、周期による分類を理解することは、地震対策において非常に重要です。建物の耐震設計や地震警報システムの開発には、地震動の特性を正確に把握することが不可欠です。

参考文献

長周期地震動と短周期地震動の違いを簡単な模型を使ってわかりやすく?示したデモンストレーション 筑波大学システム情報工学研究科 地震防災・構造動力学研究室
大崎 順彦『地震と建築』岩波書店〈岩波新書〉、1983年。
大地 羊三『耐震計算法入門 付・マイコンによる計算プログラム』鹿島出版会、1984年。

関連項目

地震波
地震応答解析
地震工学

外部リンク

* 強振動の基礎

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