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免震（ベースアイソレーションとも呼ばれる）[ 3 ]または免震システム[ 4 ]は、地震力から構造物を保護する最も一般的な方法の1つです。 [ 5 ]これは、揺れる地面の上に載っている下部構造から上部構造を大幅に分離する構造要素の集合体であり、それによって建物または非建物構造物の完全性を保護します。[ 6 ]
免震は、受動的な構造振動制御技術に関する地震工学において最も強力なツールの1つです。免震は、ゴム支承、摩擦支承、ボール支承、ばねシステムなど、さまざまな技術を用いて実現できます。免震の目的は、適切な初期設計またはその後の改修によって、建物または非建物構造物が、壊滅的な地震の衝撃に耐えられるようにすることです。場合によっては、免震を適用することで、構造物の耐震性能と耐震性を大幅に向上させることができます。一般的に信じられていることとは異なり、免震によって建物が完全に耐震になるわけではありません。
ベースアイソレーションシステムは、アイソレーションコンポーネントの有無にかかわらず、アイソレーションユニットで構成されます。
免震装置は、弾性装置または摺動装置で構成される場合がある。[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]
この技術は、新しい構造設計[ 10 ]と耐震改修の両方に使用できます。耐震改修の過程で、パサデナ市庁舎、サンフランシスコ市庁舎、ソルトレイクシティおよび郡庁舎、ロサンゼルス市庁舎など、米国で最も有名な建造物のいくつかは、免震システムの上に設置されました。これには、建物の周囲に剛性ダイヤフラムと堀を作ること、転倒とP-Δ効果に対する対策を講じることが必要でした。
免震は小規模な用途にも用いられ、建物内の1部屋程度にまで及ぶこともある。免震二重床システムは、重要な設備を地震から守るために用いられる。この技術は彫像やその他の美術品の保護にも応用されており、例えば東京・上野公園にある国立西洋美術館のロダンの「地獄の門」などが挙げられる。[ 11 ]
免震装置は、建物の動きを可能にする直線運動ベアリング、建物の動きによって発生する力を吸収するオイルダンパー、および地震が終わった後に建物が元の位置に戻ることを可能にする積層ゴムベアリングで構成されています。[ 12 ]
免震支承は、1970年代にニュージーランドのビル・ロビンソン博士によって開拓されました。 [ 13 ]鉛の芯を持つゴムと鋼の層からなる支承は、1974年にロビンソン博士によって発明されました。その後、2018年にカマラカンナン・ガネサンによってこの技術が商業化され、特許が免除されたことで、この耐震技術へのアクセスと応用がさらに広がりました。[ 14 ]免震システムの最も初期の使用例は、紀元前550年にイランのパサルガダエにあるキュロス大王の墓 の建設にまで遡ります。[ 15 ]この史跡を含むイランの領土の90%以上は、地球上で最も活発な地震帯の1つであるアルプス・ヒマラヤ帯に位置しています。歴史家は、主に石灰岩で構成されたこの構造物が、2つの基礎を持つように設計されていたことを発見しました。石灰モルタルと砂モルタル（サロジモルタルとして知られる）で接合された石で構成された最初の下層の基礎は、地震の際に動くように設計されていました。構造物の基部に全く固定されていない大きな板状の最上層は、磨かれた石で構成されていました。この2番目の基礎が基部に固定されていない理由は、地震の際にこの板状の層が構造物の最初の基礎の上を自由に滑ることができるようにするためでした。数千年後に歴史家が発見したように、このシステムは設計者の予測どおりに機能し、その結果、キュロス大王の墓は今日でも立っています。免震の概念の発展は2つの時代に分けられます。古代では、多層の切り石の構築（または基礎の下に砂や砂利を敷くこと）によって免震が行われていましたが、近世では、免震界面として砂利や砂の層の他に、地面と基礎の間の木の丸太が使用されています。[ 16 ]
ジョージ・E・ブラウン・ジュニア地震工学シミュレーションネットワーク（NEES）を通じて、研究者たちは免震システムの性能を研究している。[ 17 ]このプロジェクトは、ネバダ大学リノ校、カリフォルニア大学バークレー校、ウィスコンシン大学グリーンベイ校、バッファロー大学の 研究者間の協力により、米国における免震システムの普及に対する経済的、技術的、手続き上の障壁の戦略的評価を実施している。NEESのリソースは、実験的および数値シミュレーション、データマイニング、ネットワーク構築、コラボレーションに使用され、免震構造システムの全体的な性能を制御する要因間の複雑な相互関係を理解するために活用されている。このプロジェクトには、カリフォルニア大学バークレー校とバッファロー大学のNEES実験施設での地震振動台とハイブリッドテストが含まれており、局所的な免震システムの故障（ストッパーへの衝突、ベアリングの故障、浮き上がりなど）がシステムレベルの応答に伝播する様子を調べるために、最終的な性能限界を理解することを目的としています。これらのテストには、兵庫県三木市のE-Defense振動台上で、独立した5階建て鉄骨造建物の実物大3次元テストが含まれます。 [ 18 ] 1970年代中盤から後半にかけての免震研究は、それまでに記録されたほとんどの強震記録が長周期範囲で非常に低いスペクトル加速度値（2秒）を持っていたという観察に大きく基づいていました。1985年のメキシコシティ地震で湖底サイトから得られた記録は、共振の可能性に対する懸念を引き起こしましたが、そのような例は例外的で予測可能だと考えられていました。地震設計戦略の初期の例の1つは、1909年にJA Calantariens博士によって示されたものです。建物は、地震時に建物が滑ることを可能にする細かい砂、雲母、またはタルクの層の上に建設することができ、それによって建物に伝達される力を減らすことができると提案されました。半能動制御システムの詳細な文献レビューMichael D. Symansら。 （1999）は理論的研究と実験的研究の両方への言及を提供しているが、実験的研究の結果の記述に重点を置いている。具体的には、このレビューは、構成要素レベルと小規模構造モデルの両方で実験的に検証されたさまざまなシステムの動的挙動と特徴の記述に焦点を当てている。
適応型免震システムは、入力に基づいて特性を調整して伝達される振動を最小限に抑えることができる調整可能なアイソレーターを備えています。磁気粘性流体ダンパー[ 19 ]や磁気粘性エラストマーを用いたアイソレーター[ 20 ]が適応型免震装置として提案されています。