またはEjecting），貫通（Perforation）など，図2．3．2に示す破壊形態に分類される。全体 破壊は，①衝突体の質量・剛性が比較的大きく衝突速度が小さい場合，②衝突速度は比 較的大きいが剛性が小さいために衝突体自体が衝突時に変形する場合，③爆発物の爆発位 置（爆源）から構造物までの距離が大きい場合，の衝撃現象に見られる。局部破壊は，主 として物体の衝突速度が大きい場合（数十m／s〜数百m／s）あるいは二二が構造物にi接触ま たは近接している場合に生じる現象であり，構造物の破壊を力学で評価できない点が難解 な問題である。局部破壊のうち，「貫入」は飛翔体がコンクリL一一・・ト部材中に停留する現象で ある。「裏面剥離」は衝突位置の裏側のコンクリートが破片化して飛散する現象であり，衝 突あるいは爆発載荷により発生した応力波（圧縮）が版一方向に伝播し，反対側の自由端 面に達して反射した際にこれが引張応力波に変わり，このときの引張応力がコンクリート
爆発
衝突 RC建物
の破壊強度を超えた場合に生じる。「貫通」は部材に貫通孔が生じる現象であり，防護上絶 対に許されない破壊である。建物内部の人命や機器の防護にあたっては，裏面剥離によっ て生じたコンクリート破片，いわば2次飛来物による被害を防止する必要がある。したが って，裏面剥離を防止することが設計上の許容限界となる。参考までに，図2．3．3に飛翔 体衝突による裏面剥離の防止・抑止対策の考え方を示す。
2．3．3 爆発荷重を受ける鉄筋コンクリート構造物・部材の損傷予測法
我が国における構造物の耐爆性に関する研究は，戦前の1939〜1943年（昭和14〜18年）
の間に坂ら106），武藤ら107・ 108・ 109・ 110・ 111・ 112・113），板倉ら114）によって行われている。しか
し，これらの研究は主に爆風圧に起因する構造物の振動を対象としたものであり，接触・
近接爆発に起因する鉄筋コンクリート部材の局部破壊に言及したものとはなっていない。
1955年（昭和30年）以降に報告されている爆発問題に関する研究は，産業界における火 薬・爆発物の爆発に対する安全対策を目的としたものであり，耐爆設計法としては戦前の 研究成果を取りまとめたものが報告されているに過ぎない115）。
（1）爆風圧と建物被害
本論文の目的は，爆風圧荷重を受ける構造物の全体破壊を論じることではなく，接触爆 発に起因する構造部材の局部破壊の抑制手法を提案することにある。ここでは，前者の場 合の建築物の被害程度に関して，既往の研究事例を基にごく簡単な説明を試みる。
近年，爆風圧荷重を受ける構造物の構造解析専用ソフトが開発され，その挙動を数値的 にシミュレーションができるようになっているが116・117），実物大規模の爆発実験を行うこ とが困難なため実験結果との照合ができず，信頼性の点からも問題が残されている。この ため，爆風圧が建築物の被害に及ぼす影響については，過去の事例が参考となる。北川は，
応力波
遮断
飛翔体の直接衝突 避ける
多層防護
裏面剥離 防止
応力に
?R
強度・配筋の検討・版厚を増す
E高強度コンクリート E鉄筋量の増加
E繊維補強 応力を
瘡ｸ
衝突面で
Gネルギーを吸収 ・高性能減衰材 E緩衝層の設置
裏面剥離
応力波の透過を
ｸ少
緩衝材を有するﾏ層構造 裏面剥離
抑止
裏面に鋼板／FRP 設置
図2．3．3 飛翔体衝突による裏面剥離の防止・抑止対策104・105）
一43一
爆風圧荷重による建築物の被害を保安距離K（爆発物が爆発した場合に被害が及ぶ距離，
m）と爆風圧Psの関係により表2．3．3のように整理しているlo5）。この表に示すK値と爆
風圧Psの関係をp、＝ f（K）＝α1（βと仮定して近似関係式を求めると，α＝53．66， fi ＝一1．9155
（相関係数R＝0．989）となり，次式が得られる。
久・一脚一53・66・
k渉ザ
［2．3．1］ここに，D：爆発物の中心から対象物までの距離（m）
砺 爆薬のTNT換算量（kg）
また，近年になり，建物外部における爆発による爆風圧荷重に対して，耐震設計による グロ■・一バルなエネルギー吸収機構が有効であるとする報告も見られている118）。
（2）接触爆発を受ける鉄筋コンクリート版の局部破壊
接触爆発を受ける鉄筋コンクリート版の損傷およびその評価に関する比較的最近の研究 としては，森下・田中らが行った研究119・120）がある。彼らは，接触爆発を受ける鉄筋コン クリート版に関して，コンクリート強度，配筋および爆薬量がその局部破壊に及ぼす影響 について検討し，比較可能な他者の実験データも併せて，実用的な損傷予測法を提案して いる。この予測法は，感厚に対する版面の比が3以上の鉄筋コンクリート正方形版の上面 中央で爆薬が爆発し，爆発面および裏面にそれぞれ生じる爆発面破壊（クレータ）および 裏面剥離（スポール）の直径が版面の1／2以下となるような場合を対象としている。提案 に用いられたデータの実験条件の範囲は，コンクリート強度18〜56N／mm2，試験体厚さ40
〜580mm，鉄筋比0．5〜1．0％および爆薬量25g〜12kgであり，爆薬の種類としては，高性
能爆薬であるベントライト（Pentolite），ペンスリット（PETN），トリニトロトルエン（TNT），
NSP71（プラスチック爆薬の1種）のほか，産業火薬として一般に広く用いられているア 表2．3．3 建物被害における保安距離Kと爆風圧p，の関係105）
K値 Ps
ikg飾m2） 建物被害の程度
K値
Psikgσcm2） 建物被害の程度40 0．06 9 0．60
35 0．08 窓ガラスが破損
8 0．70 小屋組緩む，柱折損
30 0」0 5 1．50
18 0．20 4 6．00 木造家屋倒壊
16 0．25 窓枠破損
3 10．0 重木造建屋崩壊
13 0．35 2 20．0 コンクリート構造損傷
12 0．40 1 50．0 重量RC構造物崩壊
11 0．45 瓦崩落
10 0．50
一44一
ンホ（ANFO）も含まれている。本損傷予測法のフローチャートを図2．3．4に示す。
耐爆設計においては，構造部材の厚さ方向の損傷程度を評価することが最も重要であり，
本予測法では，クレータ深さおよび全損牛深さ（クレータ深さとスポール深さの和）は，
それぞれ次の実験式で表される。
a）クレータ深さ
9， ＝一〇．046一一一｛一，，，一． ＋o．42 一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一（2．3．2］
T T T M．1／3
b）全損傷深さ
Cd＋Sd．皇（スポールの発生なし、3．6． T）．．一一一一一一一＿一＿．一一一〔2．3．3〕
T T 一 一 T T T M．lf3
Cd ＋ Sd
＝ 一〇．49 一：一r ＋ 2，0
T 一 PV． lf3
（クレータおよびスポールの発生；2．0≦T≦3．6）一一一一一一一一一一一一一一〔2．3．4〕
M．1／3
Cd＋Sd．1．。（貫通孔の発生、 T．2．。） ．〔2．3．5〕
T 一 一 一 一 PV．1／3
ここに，Cd：クレータ深さ（cm）， Sd：スポール深さ（cm），
T：鉄筋コンクリート版の厚さ（cm）， Wm：爆薬のTNT換算量（g）
修正換算コンクリート厚さT／Wml／3を算出
式〔2．3．2〕を用いて，クレータ深さCdを算出
スポール深さSdを算出
3．6＜T／Wmlβ 2．0≦T／Wml／3≦3．6 T／Wm1／3＜2，0
クレータのみ発生 クレータとスポール発生 貫通孔発生
式〔2．3．3〕 式〔2．3．4〕 式〔2．3．5〕
クレータ直径Cを式〔2．3．7〕，
Xポール直径Sを式〔2．3，8〕によりそれぞれ算出
クレータ直径Cを式〔2．3．9〕，スポール直径Sを式〔2．3．10〕，
ﾑ通孔直径Hを式〔2．3．11〕によりそれぞれ算出 図2．3．4 森下・田中らの損傷予測法のフローチャート119・120）
一45一
式〔2．3．2〕〜〔2．3．5〕の関係を，これらの式の提案時に用いられた実験データとともに 図2．3．5に示す。なお，クレータおよびスポールの深さは，それぞれ試験体の爆発面およ び裏面から，貫通孔が生じない場合には損傷最深部まで，貫通孔が生じる場合には貫通孔 断面が最小となる位置までの距離として定義される。修正換算コンクリート厚さT／W．1／3
（cm／g1／3）は，竹田ら121）が定義した換算コンクリート厚さT／Wl／3に爆薬の種類の影響を 考慮した損傷評価パラメータであり，下式で表される。
⁝
︻
旧
一
別κ
κ
一 誰
7．旧
鴨 一一一一一
@（2．3．6）
ここに，KTNT：TNTのChapman−Jouguet爆轟エネルギー（MJ／kg）
K：使用爆薬のChapman−Jouguet爆轟エネルギー（MJ／kg）
図2．3．5において，修正換算コンクリート厚さ約3．6cm／gl／3でスポールが発生し始め，約 2．Ocm／g1／3でクレータとスポールが連結して貫通孔が生じる。
式〔2．3．2〕〜〔2．3．5〕を用いてクレータ深さCd（cm）およびスポール深さSd（cm）を 求め，次の実験式に代入すれば，クレータおよびスポールの直径が与えられる。
a）貫通孔が生じない場合 9ニ5．o皇
T T E＝6．7童 T T
一一一一@（2．3．7］
b）貫通孔が生じる場合
9．62．s！2L， 一ls．s
T T
E ＝ 一ss．s t2e L ＋ 4i．s
T T
［2．3．8］
一一一一一一一一一一@（2．3．9］
［2．3．10］
ここに，C：クレータ直径（cm）， S：スポール直径（cm）
なお，クレータおよびスポールの直径は，形状が非対称となるために，それぞれ450毎に 4箇所測定した値の平均値として表される。図2．3．6および図2．3．7にこれらの式の関係を 式提案時に用いられた実験データとともに示す。
また，貫通孔が生じる場合，その直径は次式で与えられる。
9一一旗β〕・2・7
一一一一一一一@［2．3．11］
ここに，H：貫通孔直径（cm）
一46一
1．4畏
．v 12ち 巳 1．o
tf
．i O．8 切 O．6
巡 0，4 1尺 0．2 聴 0．O
O．O O．5 1．0 1．5 2．0 2．5 3．0 3．5 4．0 4．5
修正換算コンクリート厚さT／Wml／3（cm／gl／3）
図2．3．5 修正換算コンクリート厚さで 整理した損傷深さ119）
1．0
：．T O．8
駕
騨 0．6ミ 1 0．4
x
l尺 0．2
単ξ
o．o
O12345678
無次元スポール直径SIT
図2．3．7 スポール直径とスポール深さ の関係l19）
o 0 oo
▲▲
式 2．3． 0〕O o
▲
式 2．3． ︺ 貫貫
孔え
E
しり
O．8
tc O．7
U一
拍 0・6