地中構造物の耐震設計手法は下記に分類されます。
耐震設計手法は「動的手法」と「静的手法」があります。一般的には静的手法による検討を行うケースが多く見られます。

▼地中構造物の耐震設計手法の分類

ここでは、静的手法の中の①応答変位法と②応答震度法の2つについて説明します。

①応答変位法
地震時の地盤変位に相当する節点外力を、バネを介して各要素に作用させ断面力を照査を行います。

②応答震度法
地震時の地盤に発生する応答加速度を用いて慣性力を各要素に作用させ照査を行います。
部材要素に慣性力を直接考慮できるため、地盤ばねの設定の必要がないということが利点です。


上記の手法を用いて構造物の詳細条件を勘案し適切な解析検討を行います。
これまでは適用事例が多かった応答変位法で検討されることが一般的でしたが、
近年では、応答震度法による耐震照査事例が増えてきております。

地中構造物の耐震設計の動向について

下記は、地中構造物に耐震設計に対して各指針・マニュアルが定めている静的手法になりますが、
高規格道路等の重要度高い道路における地中構造物では、応答震度法を用いた耐震設計が行われるようになってきました。

▼各指針・マニュアルが定めている静的手法
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・阪神高速道路　　　　　　　　　　　　　　　　(応答震度法)
・NEXCO設計要領基準　　　　　　　　　　　　  (応答震度法)
・道路プレキャストコンクリート工耐震設計要領   (応答震度法,応答変位法)

【カルバート編】
・トンネル標準示方書　開削工法編　　　　　　　(応答変位法)
・首都高高速道路基準　　　　　　　　　　　　　(応答変位法)
・共同溝設計指針　　　　　　　　　　　　　　　(応答変位法)
・駐車場設計・施工指針　　　　　　　　　　　　(応答変位法)

【STEP２：常時解析（フレーム）】
骨組み解析によるボックスカルバートのみの常時解析を行います。
この操作から、RC構造物の常時における非線形特性データを取得します。
また地盤の非線形データとしてひずみ依存曲線を取り込みます。（等価線形化法）

【STEP3：地震応答解析（重複反射理論）】
地盤のみで地震応答解析を行います。
地震時に地盤がどのくらいの変位が生じるかを解析し、相対変位が最大となる時刻の応答加速度を求めます。

【STEP４：地震時解析（FEM）】
非線形性を考慮した構造物と地盤を一体化した全体系のFEMモデルにし、地震応答解析から求めた加速度を用いて慣性力を躯体に作用させます。その後、発生した断面力に対して耐震照査を行います。

これらの照査結果を勘案し、構造物がL1、L2地震に対して照査を満足する鉄筋の径と配置間隔を決定します。
これで照査は終了となります。

耐震照査解析事例のご紹介

下図は高速道路に計画された道路ボックスカルバートを照査したものです。
断面寸法は内空幅7.1m、内空高さ7.85ｍになります。

解析結果から発生断面力を求め、躯体の局所ごとの耐震照査結果をコンター図で可視化します。
これらの結果を踏まえて最終的な配筋配置を提案させていただきました。

弊社では、応答震度法による耐震照査を実施しています。
その他にも幅広く解析案件に対応しておりますので、ぜひ一度ご相談いただければと思います。

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