4.. 設計条件として設定する事項 改定案現行 ( 手引き ) 4.. 設計条件 耐震設計の設計条件として 以下の事項を考慮し 適切な設計を行うものとする () 一般条件 a. 構造形式 b. 基礎形式 c. 計画高 d. 内水位 e. 地下水位等 () 土質条件 ( 単位体積重量 内部摩擦角 粘着

4-1

改定案 現行（手引き）

第４章

耐震設計における

設計条件

4.1 設計条件の設定

構造物の耐震性能の照査は、地震動の作用を適切に考慮した耐震設計法によるものとする。考慮 する荷重は、計算法に応じて適切に設定する。 [解 説] 耐震性能の照査は、それぞれの構造物の現行規定に準じ、地震動の作用を適切に考慮した耐震計 算法により行う。耐震設計法は、「第5章 耐震設計手法」に示す。 考慮する荷重の表現形式は、慣性力が支配的となる地上構造物に適用する震度法や、地盤挙動に 支配される地上構造物に適用する応答変位法などの計算法により異なり、次に示す規定に基づいて 適切に設定するものとする。

第４章 設計条件

4.1 設計条件の設定

設計条件の設定は、対象とする地震動に対して構造物の安全性を確保することを目的として、常 時のみならず地震時においても、構造物に作用する荷重を適切に定めなければならない。 [解 説] 設計条件の設定は、それぞれの構造物の現行規定を尊重するとともに、｢4.1.1 設計条件｣で示す地 震時の設計条件を考慮して行うものとする。

4-2

改定案 現行（手引き） 4.1.1 設計条件として設定する事項 耐震設計の設計条件として、以下の事項を考慮し、適切な設計を行うものとする。 (1) 一般条件 ａ．構造形式 ｂ．基礎形式 ｃ．計画高 ｄ．内水位 ｅ．地下水位 等 (2) 土質条件（単位体積重量、内部摩擦角、粘着力等） (3) 使用材料（コンクリート、鉄筋など） (4) 常時荷重 (5) 地震時荷重 [解 説] (1)から(4)までの条件は、常時においても考慮すべき事項であり、各構造物の現行基準及び指針に 基づいて設定する。なお、既設構造物の耐震診断においては、実運用水位を考慮することにより合理 的な耐震性能の照査が可能になる場合や、部材の劣化を適切に評価する必要がある場合などがあり、 新規構造物の耐震設計とは異なる配慮が必要である。これらについては、「第7章 耐震診断」を参照 されたい。 (5)の地震時荷重としては、地上構造物に作用する慣性力や地中構造物（暗渠（ボックスカルバー ト）等）に作用する地盤の応答変位から受ける換算荷重等を考慮する。 後述の「4.3 荷重」、「5.3 震度法」､「5.4 地震時保有水平耐力法」及び「5.5 応答変位法」 の各項に詳細事項を記述した。また、液状化が懸念される地盤において考慮する荷重や土質条件に ついては、「第6章 液状化の検討」に記述した。 地震時荷重の設定においては、「4.2 耐震設計に用いる諸係数及び設定事項」に定める事項を 設定する必要がある。 4.1.1 設計条件 耐震設計の設計条件として、以下の項目及び条件を考慮し、適切な設計を行うものとする。 (1) 設計震度（設計水平震度若しくは速度応答スペクトル） (2) 地震時土圧 (3) 地震時動水圧 (4) 地震時慣性力 (5) 一般条件 ａ．構造形式 ｂ．基礎形式 ｃ．計画高 ｄ．内水位 ｅ．地下水位 (6) 土質条件（単位体積重量、内部摩擦角、粘着力等） (7) 使用材料（コンクリート、鉄筋など） (8) 荷重 [解 説] (5)から(7)までの条件は、常時においても考慮すべき事項である。耐震設計上特に留意すべき条件と して、(1)は震度法や地震時保有水平耐力法に用いる地震力の算定に重要な事項である。この場合、(6) の土質条件（N値等）が地盤種別の決定要因となる。 また、地震時の荷重については、地上構造物に作用する慣性力や地中構造物（暗渠（ボックスカル バート）等）に作用する地盤の応答変位から受ける換算荷重等を算定し、耐震設計を行う必要がある。 後述の「5.3 震度法」､「5.4 地震時保有水平耐力法」及び「5.6 応答変位法」の各項に詳細事項 を記述した。 特に、レベル2地震動の場合の地震時土圧の取扱いには注意が必要である。詳細は「4.3.3 地震時 土圧」を参照するものとする。 開水路を例に、前記の考慮すべき項目について説明を加えると、以下のとおりである。 (1) 設計水平震度 開水路は、地震力の算定に地盤面における設計水平震度を用いる。 設計水平震度は、式(4.1.1)により定める（｢5.2.2固有周期を考慮しない設計水平震度の算定方法」 参照）。 Khg＝Cz・Khg0 ··· （4.1.1） ここに、 Khg ：地盤面における設計水平震度 Cz ：地域別補正係数 Khg0 ：地盤面における設計水平震度の標準値で、地盤種別がＩ種、Ⅱ種、 Ⅲ種に対して､それぞれレベル1地震動は0.12、0.15、0.18、レベル2 地震動は0.16、0.20、0.24とする。（表-5.2.2参照) (2) 地震時土圧 クーロン土圧公式に基づいた式を示す。詳細は「4.3.3 地震時土圧」を参照。









         i K Pea v t _sinθ θ sin ・ ・ 1



h q KEA ··· （4.1.2） ここに、 Pｅa ：地震時主働土圧強度（kN/ｍ2)

4-3

改定案 現行（手引き） KＶ ：鉛直震度 γt ：土の単位体積重量（kN/ｍ3) h ：背面地表面からの深さ（ｍ） q ：載荷重強度（kN/ｍ2₎ θ ：壁背面の傾斜角(°) i ：壁背面土の傾斜角(°) KEA ：地震時主働土圧係数 (3) 地震時動水圧 壁面に作用する動水圧は、Westergaard法の式（4.1.3）により算出する。詳細は「4.3.4 地震時動 水圧」を参照。 H H H b K P w e 2 w h w e ・ 5 2 ・ ・ ・γ ・ 12 7   ··· （4.1.3） ここに、 Pew ：構造物に作用する全地震時動水圧（kN) Kh ：設計水平震度 γw ：水の単位体積重量（kN/ｍ3) H ：水深（ｍ） Hew ：水路底面から地震時動水圧の合力作用点までの距離（ｍ） ｂ ：地震時動水圧の作用方向に対して直角方向の躯体幅（ｍ） 図-4.1.1 動水圧荷重 地震時動水圧は、躯体の慣性力の方向に一致させ、図-4.1.1に示すように、吸引側の動水圧も考慮 し、それぞれの壁に作用させる。 (4) 地震時慣性力 地震時慣性力は、躯体の質量に設計水平震度を乗 じたものとし、図-4.1.2に示すように作用させる。 (5) 一般条件 ａ．構造：鉄筋コンクリート開水路 ｂ．基礎：直接基礎 ｃ．計画高 図-4.1.2 地震時慣性力荷重

4-4

改定案 現行（手引き） ｄ．内水位 設計における最も不利な条件となる水位を用いる。 ｅ．地下水位 側壁・底版の各部材の外側に最大曲げモーメントが生ずる場合、ウィープホールを設けることと して、側壁高の1/2とする。 また側壁、底版の各部材の内側に最大曲げモーメントが生ずる場合は地下水位を考慮しない。 (6) 土質条件 底版部の支持地盤、側壁部の埋戻し土とも砂質土とし、その物性値は以下のとおりである。 ａ．土の単位体積重量 地下水位以上 γｔ＝18kN/ｍ3 地下水位以下 γ' ＝10kN/ｍ3 ｂ．土の内部摩擦角 φ=30° ｃ．土の粘着力 c＝0 kN/ｍ2 ｄ．N値 N＝12 (7) 使用材料 ａ．コンクリート (a) コンクリートの設計基準強度 σck＝21N/ｍｍ2 (b) コンクリートのヤング係数 Ec＝23.5×103N/ｍｍ2 ｂ．鉄筋 (a) 許容引張応力度 σｓa＝264 N/ｍｍ2（地震時) (b) 鉄筋のヤング係数 Es＝200×103 _N/ｍｍ2 (8) 荷 重 ａ．躯体自重（死荷重) D A・γ_SC ··· （4.1.4） ここに、 D ：躯体自重（kN） A ：設計断面積（ｍ2） γsc ：鉄筋コンクリートの単位体積重量（kN/ｍ3） ｂ．静水圧 Pwγw・h ··· （4.1.5） ここに、 Pw ：水面から深さh地点の静水圧（kN/ｍ2) γw ：内水又は外水の単位体積重量（kN/ｍ3) h ：水面からの深さ（ｍ） ｃ．自動車荷重 壁面に作用する自動車荷重は、表-4.1.1を参照する。 表-4.1.1 上載荷重 荷 重 Q（kN/ｍ2) T-25 10 T-14 7 T-10 5

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改定案 現行（手引き） 4.1.2 荷重の組合わせ 耐震設計における構造物の安全性は、常時荷重（自重及び常時の上載荷重)と地震時の荷重の 組合わせにおいて、地震動レベルとケースごとに確認するものとする。 [解 説] 荷重の組合わせは地震動レベルに応じて、それぞれで想定する限界状態において最も厳しい条件と なるように設定する必要がある。 開水路の場合は、他の構造物と異なり、レベル1地震動とレベル2地震動とは同じ設定となる。 荷重の組合わせは土地改良事業計画設計基準・設計「水路工」に準拠しており、耐震設計法、地震 動レベルは「道路土工指針」に準拠している。「道路土工指針」では、レベル1地震動、レベル2地震 動とも震度法（固有周期を考慮しない）によるものとしており、設計水平震度の大きさのみが異なる。 「4.1.1 設計条件」で示した開水路の条件に対する荷重の組合わせを、表-4.1.2に示す。 表-4.1.2 常時、地震時の荷重の組合わせ 荷重 浮上に対 する照査 部材の照査 常時 地震時(レベル1、レベル2) ケースⅠ ケースⅡ ケースⅢ ケースＩ ケースⅡ ケースⅢ 死荷重（躯体自重) ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 地震時慣性力 － － － － ○ ○ ○ 自動車荷重等 － ○ － － － － － 土圧 水平土圧 － ○ ○ ○ － － － 鉛直土圧 △ △ △ △ △ △ △ 地震時水平土圧 － － － － ○ － ○ 外圧 外水圧 － ○ － － ○ － － 揚圧力 ○ ○ － － ○ 一 一 内圧 内水圧 － － ○ ○ － ○ ○ 地震時動水圧 － － － － － ○ ○ 地盤反力 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ＊鉛直土圧は底版の張出しがある場合に組合わせに入れる。 開水路では、転倒並びに水平支持に対する安定は実際上問題とならないが、擁壁や橋脚などで は考慮する必要がある。地震時の各ケースに対し、図-4.1.3、図-4.1.4及び図-4.1.5に､荷重の組 合わせ例を示す。

4-6

改定案 現行（手引き）

図-4.1.3 荷重図（ケースⅠ）

図-4.1.4 荷重図（ケースⅡ）

4-7

改定案 現行（手引き）

4.2 耐震設計に用いる諸係数及び設定事項

耐震設計に用いる諸係数及び設定事項は、以下のとおりである。 (1) 地域別補正係数 (2) 地盤種別 (3) 固有周期 (4) 耐震設計上の地盤面 [解 説] 耐震設計に用いる諸係数及び設定事項については、地震動レベル、構造物の種類、地形、地質等 を考慮し、適切に定める必要がある。 4.2.1 地域別補正係数 耐震設計に用いる地域別補正係数Czは、図-4.2.1の地域区分に従い、表-4.2.1の値を用いる。 表-4.2.1 地域別補正係数Cz 地域区分 地域別補正係数Cz Ａ 1.0 Ｂ 0.85 Ｃ 0.7 [解 説] 地域別補正係数Czは、震度法、地震時保有水平耐力法及び応答変位法の地震力の算定に用いる設 計水平震度を計算するためのものである(「5.2設計水平震度」参照）。 Czは、図-4.2.1、表-4.2.2の地域区分で分けられている地域に対して表-4.2.1の値を用いる。た だし、対象構造物が地域区分の境界線上にある場合は、係数の大きい方を用いる。ため池の耐震計 算（震度法）においては、本項に示す地域別補正係数Czは用いていないが、表-4.2.2に示す地域区 分A,B,Cをそれぞれ強震帯、中震帯、弱震帯として、各区分の設計水平震度を規定している。 図-4.2.1 地域別補正係数の地域区分

4.2 耐震設計に用いる諸係数及び設定事項

耐震設計に用いる諸係数及び設定事項は、以下のとおりである。 (1) 地域別補正係数 (2) 地盤種別 (3) 固有周期 (4) 耐震設計上の地盤面 [解 説] 耐震設計に用いる諸係数及び設定事項については、地震動レベル、構造物の種類、地形、地質等を 考慮し、適切に定める必要がある。 4.2.1 地域別補正係数 耐震計算法に用いる地域別補正係数Czは、図-4.2.1の地域区分に従い、表-4.2.1の値を用い る。 表-4.2.1 地域別補正係数Cz 地域区分 地域別補正係数Cz Ａ 1.0 Ｂ 0.85 Ｃ 0.7 [解 説] 地域別補正係数Czは、図-4.2.1、表-4.2.2の地域区分で分けられている地域に対して表-4.2.1の 図-4.2.1 地域別補正係数の地域区分

4-8

改定案 現行（手引き） 表-4.2.2 地域区分 （平成14年11月現在） 地域 区分 対象地域 Ａ 北海道のうち釧路市、帯広市、根室市、沙流郡、新冠郡、静内郡、三石郡、浦河郡、様似郡、幌泉郡、河東郡、上 川郡（十勝支庁)、河西郡、広尾郡、中川郡（十勝支庁)、足寄郡、十勝郡、釧路郡、厚岸郡、川上郡、阿寒郡、白 糠郡、野付郡、標津郡、目梨郡 青森県のうち三沢市、十和田市、八戸市、上北郡、三戸郡 岩手県、宮城県 福島県のうち福島市、二本松市、相馬市、原町市、いわき市、伊達郡、相馬郡、安達郡、田村郡、双葉郡、石川郡、 東白川郡 茨城県、栃木県、群馬県、埼玉県、千葉県、東京都、神奈川県、長野県、山梨県 富山県のうち富山市、高岡市、氷見市、小矢部市、砺波市、新湊市、中新川郡、上新川郡、射水郡、婦負郡、東礪 波郡、西礪波郡 石川県のうち金沢市、小松市、七尾市、羽咋市、松任市、加賀市、鹿島郡、羽咋郡、河北郡、能美郡、石川郡、江 沼郡 静岡県、愛知県、岐阜県、三重県、福井県、滋賀県、京都府、大阪府、奈良県、和歌山県、兵庫県 鳥取県のうち鳥取市、岩美郡、八頭郡、気高郡 徳島県のうち徳島市、鳴門市、小松島市、阿南市、板野郡、阿波郡、麻植郡、名東郡、名西郡、那賀郡、勝浦郡、 海部郡 香川県のうち大川郡、木田郡 鹿児島県のうち名瀬市、大島郡 Ｂ 北海道のうち札幌市、函館市、小樽市、室蘭市、北見市、夕張市、岩見沢市、網走市、苫小牧市、美唄市、芦別市、 江別市、赤平市、三笠市、千歳市、滝川市、砂川市、歌志内市、深川市、富良野市、登別市、恵庭市、伊達市、札 幌郡、石狩郡、厚田郡、浜益郡、松前郡、上磯郡、亀田郡、茅部郡、山越郡、檜山郡、爾志郡、久遠郡、奥尻郡、 瀬棚郡、島牧郡、寿都郡、磯谷郡、虻田郡、岩内郡、古宇郡、積丹郡、古平郡、余市郡、空知郡、夕張郡、樺戸郡、 雨竜郡、上川郡（上川支庁)のうち東神楽町、上川町、東川町及び美瑛町、勇払郡、網走郡、斜里郡、常呂郡、有 珠郡、白老郡 青森県のうち青森市、弘前市、黒石市、五所川原市、むつ市、東津軽郡,西津軽郡、中津軽郡、南津軽郡、北津軽 郡、下北郡 秋田県、山形県 福島県のうち会津若松市、郡山市、白河市、須賀川市、喜多方市、岩瀬郡、南会津郡、北会津郡、耶麻郡、河沼郡、 大沼郡、西白河郡 新潟県 富山県のうち魚津市、滑川市、黒部市、下新川郡 石川県のうち輪島市、珠洲市、鳳至郡、珠洲郡 鳥取県のうち米子市、倉吉市、境港市、東伯郡、西伯郡、日野郡 島根県、岡山県、広島県 徳島県のうち美馬郡、三好郡 香川県のうち高松市、丸亀市、坂出市、善通寺市、観音寺市、小豆郡、香川郡、綾歌郡、仲多度郡、三豊郡 愛媛県、高知県 熊本県のうち熊本市、菊池市、人吉市、阿蘇郡、菊池郡、上益城郡、下益城郡、八代郡、球磨郡 大分県のうち大分市、別府市、臼杵市、津久見市、佐伯市、竹田市、日田郡、玖珠郡、大分郡、直入郡、大野郡、 南海部郡、北海部郡 宮崎県 Ｃ 北海道のうち旭川市、留萌市、稚内市、紋別市、士別市、名寄市、上川郡（上川支庁)のうち鷹栖町、当麻町、比 布町、愛別町、和寒町、剣淵町、朝日町、風連町及び下川町、中川郡（上川支庁)､増毛郡、留萌郡、苫前郡、天塩 郡、宗谷郡、枝幸郡、礼文郡、利尻郡、紋別郡 山口県、福岡県、佐賀県、長崎県 熊本県のうち八代市、荒尾市、水俣市、玉名市、本渡市、山鹿市、牛深市、宇土市、宇土郡、玉名郡、鹿本郡、葦 北郡、天草郡 大分県のうち中津市、日田市、豊後高田市、杵築市、宇佐市、東国東郡、西国東郡、速見郡、下毛郡、宇佐郡 鹿児島県（名瀬市及び大島郡を除く) 沖縄県 引用・参考文献 ⅰ）日本道路協会:道路橋示方書・同解説 Ｖ．耐震設計編（2002) 表-4.2.2 地域区分 （平成14年11月現在） 地域 区分 対象地域 Ａ 北海道のうち釧路市、帯広市、根室市、沙流郡、新冠郡、静内郡、三石郡、浦河郡、様似郡、幌泉郡、河東郡、上 川郡（十勝支庁)、河西郡、広尾郡、中川郡（十勝支庁)、足寄郡、十勝郡、釧路郡、厚岸郡、川上郡、阿寒郡、白 糠郡、野付郡、標津郡、目梨郡 青森県のうち三沢市、十和田市、八戸市、上北郡、三戸郡 岩手県、宮城県 福島県のうち福島市、二本松市、相馬市、原町市、いわき市、伊達郡、相馬郡、安達郡、田村郡、双葉郡、石川郡、 東白川郡 茨城県、栃木県、群馬県、埼玉県、千葉県、東京都、神奈川県、長野県、山梨県 富山県のうち富山市、高岡市、氷見市、小矢部市、砺波市、新湊市、中新川郡、上新川郡、射水郡、婦負郡、東礪 波郡、西礪波郡 石川県のうち金沢市、小松市、七尾市、羽咋市、松任市、加賀市、鹿島郡、羽咋郡、河北郡、能美郡、石川郡、江 沼郡 静岡県、愛知県、岐阜県、三重県、福井県、滋賀県、京都府、大阪府、奈良県、和歌山県、兵庫県 鳥取県のうち鳥取市、岩美郡、八頭郡、気高郡 徳島県のうち徳島市、鳴門市、小松島市、阿南市、板野郡、阿波郡、麻植郡、名東郡、名西郡、那賀郡、勝浦郡、 海部郡 香川県のうち大川郡、木田郡 鹿児島県のうち名瀬市、大島郡 Ｂ 北海道のうち札幌市、函館市、小樽市、室蘭市、北見市、夕張市、岩見沢市、網走市、苫小牧市、美唄市、芦別市、 江別市、赤平市、三笠市、千歳市、滝川市、砂川市、歌志内市、深川市、富良野市、登別市、恵庭市、伊達市、札 幌郡、石狩郡、厚田郡、浜益郡、松前郡、上磯郡、亀田郡、茅部郡、山越郡、檜山郡、爾志郡、久遠郡、奥尻郡、 瀬棚郡、島牧郡、寿都郡、磯谷郡、虻田郡、岩内郡、古宇郡、積丹郡、古平郡、余市郡、空知郡、夕張郡、樺戸郡、 雨竜郡、上川郡（上川支庁)のうち東神楽町、上川町、東川町及び美瑛町、勇払郡、網走郡、斜里郡、常呂郡、有 珠郡、白老郡 青森県のうち青森市、弘前市、黒石市、五所川原市、むつ市、東津軽郡,西津軽郡、中津軽郡、南津軽郡、北津軽 郡、下北郡 秋田県、山形県 福島県のうち会津若松市、郡山市、白河市、須賀川市、喜多方市、岩瀬郡、南会津郡、北会津郡、耶麻郡、河沼郡、 大沼郡、西白河郡 新潟県 富山県のうち魚津市、滑川市、黒部市、下新川郡 石川県のうち輪島市、珠洲市、鳳至郡、珠洲郡 鳥取県のうち米子市、倉吉市、境港市、東伯郡、西伯郡、日野郡 島根県、岡山県、広島県 徳島県のうち美馬郡、三好郡 香川県のうち高松市、丸亀市、坂出市、善通寺市、観音寺市、小豆郡、香川郡、綾歌郡、仲多度郡、三豊郡 愛媛県、高知県 熊本県のうち熊本市、菊池市、人吉市、阿蘇郡、菊池郡、上益城郡、下益城郡、八代郡、球磨郡 大分県のうち大分市、別府市、臼杵市、津久見市、佐伯市、竹田市、日田郡、玖珠郡、大分郡、直入郡、大野郡、 南海部郡、北海部郡 宮崎県 Ｃ 北海道のうち旭川市、留萌市、稚内市、紋別市、士別市、名寄市、上川郡（上川支庁)のうち鷹栖町、当麻町、比 布町、愛別町、和寒町、剣淵町、朝日町、風連町及び下川町、中川郡（上川支庁)､増毛郡、留萌郡、苫前郡、天塩 郡、宗谷郡、枝幸郡、礼文郡、利尻郡、紋別郡 山口県、福岡県、佐賀県、長崎県 熊本県のうち八代市、荒尾市、水俣市、玉名市、本渡市、山鹿市、牛深市、宇土市、宇土郡、玉名郡、鹿本郡、葦 北郡、天草郡 大分県のうち中津市、日田市、豊後高田市、杵築市、宇佐市、東国東郡、西国東郡、速見郡、下毛郡、宇佐郡 鹿児島県（名瀬市及び大島郡を除く) 沖縄県 値を用いる。ただし、対象構造物が地域区分の境界線上にある場合は、係数の大きい方を用いる。た め池においては地域区分Ａ、Ｂ、Ｃを、それぞれ強震帯地域、中震帯地域、弱震帯地域とする。 引用・参考文献 ⅰ）日本道路協会:道路橋示方書・同解説 Ｖ．耐震設計編（2002)

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改定案 現行（手引き） 4.2.2 地盤種別 耐震設計上の地盤種別は、原則として次式で算出される地盤の特性値TGをもとに、表-4.2.3 により区分するものとする。 _   n 1 i _si i G _V H T 4 ··· （4.2.1） ここに、TG ：地盤の特性値(s) Hi ：i番目の地層の厚さ（ｍ） Vsi ：i番目の地層の平均せん断弾性波速度（ｍ/s) i ：当該地盤が地表面から基盤面までn層に区分されるときの、地表 面からi番目の地層の番号。基盤面とは、粘性土層の場合はN値 が25以上､砂質土層の場合はN値が50以上の地層の上面､若しく は平均せん断弾性波速度Vsi＝300m/s程度以上の地層の上面をい う。 ただし、実測値がない場合は(1)、(2)に示す式により求めてもよい。 表-4.2.3 耐震設計上の地盤種別 地盤種別 地盤の特性値TG（s） Ｉ種 TG＜0.2 Ⅱ種 0.2≦TG＜0.6 Ⅲ種 0.6≦TG (1) 地上構造物の場合（橋梁、頭首工、擁壁、開水路、ファームポンド（PC、RC)、ポンプ場 （吸水槽）、（杭基礎） 粘性土層の場合Vsi＝100Ni 1/3 _(1≦N i≦25) ··· (4.2.2) 砂質土層の場合Vsi＝ 80Ni 1/3 (1≦Ni≦50) ··· (4.2.3) ここに、Ni：標準貫入試験によるi番目の地層の平均N値 (2) 地中構造物の場合（パイプライン、暗渠（ボックスカルバート)、ポンプ場（吸水槽））地 表面が基盤面と一致する場合はＩ種地盤とする。 表-4.2.4 表層地盤のせん断弾性波速度（せん断ひずみとの関係) 堆積時代別土質 Vsi（ｍ/s) 10-3 ₁₀-4 ₁₀-6 洪積層 粘性土 129N 0.183 156N0.183 172N0.183 砂質土 123N 0.125 _200N0.125 _205N0.125 沖積層 粘性土 122N 0.0777 142N0.0777 143N0.0777 砂質土 61.8N0.211 90N0.211 103N0.211 ＊1 砂、粘土の組成分の百分率により区分した。表層地盤ではせん断ひずみが 10-3_{レベルの値を用い、基盤においては10}-6_{レベルの値を用いる。} ＊2 ポンプ場（吸水槽)は、応答変位法による場合、本表を用いる。 4.2.2 地盤種別 耐震設計上の地盤種別は、原則として次式で算出される地盤の特性値TGをもとに、表-4.2.3 により区分するものとする。 _   n 1 i _si i G _V H T 4 ··· （4.2.1） ここに、TG ：地盤の特性値(s) Hi ：i番目の地層の厚さ（ｍ） Vsi ：i番目の地層の平均せん断弾性波速度（ｍ/s) i ：当該地盤が地表面から基盤面までn層に区分されるときの、地表 面からi番目の地層の番号。基盤面とは、粘性土層の場合はN値 が25以上､砂質土層の場合はN値が50以上の地層の上面､若しく は平均せん断弾性波速度Vsi＝300m/s程度以上の地層の上面をい う。 ただし、実測値がない場合は(1)、(2)に示す式により求めてもよい。 表-4.2.3 耐震設計上の地盤種別 地盤種別 地盤の特性値TG（s） Ｉ種 TG＜0.2 Ⅱ種 0.2≦TG＜0.6 Ⅲ種 0.6≦TG (1) 地上構造物の場合（橋梁、頭首工、擁壁、開水路、ファームポンド（PC、RC)、ポンプ場 （吸水槽）、（杭基礎） 粘性土層の場合Vsi＝100Ni 1/3 _(1≦N i≦25) ··· (4.2.2) 砂質土層の場合Vsi＝ 80Ni 1/3 (1≦Ni≦50) ··· (4.2.3) ここに、Ni：標準貫入試験によるi番目の地層の平均N値 (2) 地中構造物の場合（パイプライン、暗渠（ボックスカルバート)、ポンプ場（吸水槽））地 表面が基盤面と一致する場合はＩ種地盤とする。 表-4.2.4 表層地盤のせん断弾性波速度（せん断ひずみとの関係) 堆積時代別土質 Vsi（ｍ/s) 10-3 ₁₀-4 ₁₀-6 洪積層 粘性土 129N 0.183 156N0.183 172N0.183 砂質土 123N0.125 _200N0.125 _205N0.125 沖積層 粘性土 122N 0.0777 142N0.0777 143N0.0777 砂質土 61.8N0.211 90N0.211 103N0.211 ＊1 砂、粘土の組成分の百分率により区分した。表層地盤ではせん断ひずみが 10-3_{レベルの値を用い、基盤においては10}-6_{レベルの値を用いる。} ＊2 ポンプ場（吸水槽)は、応答変位法による場合、本表を用いる。

4-10

改定案 現行（手引き） [解 説] 地盤種別は、震度法、地震時保有水平耐力法及び応答変位法の地震力の算定に用いる設計水平震 度を計算するためのものである。 ポンプ場（吸水槽)においては、震度法では以下に示す(1)地上構造物の場合、応答変位法では(2) 地中構造物の場合を適用する。 (1) 地上構造物の場合（橋梁、頭首工、擁壁、開水路、ファームポンド（PC、RC)、ポンプ場（吸 水槽)、杭基礎) 概略の目安は、表-4.2.5となる。 表-4.2.5 地盤種別の概略の目安 Ｉ種 良好な洪積地盤及び岩盤 Ⅱ種 Ｉ、Ⅲ種地盤に属さない洪積、沖積地盤 Ⅲ種 沖積地盤のうち軟弱地盤 地盤種別は、式(4.2.1)から求まる地盤の特性値TGをもとに、表-4.2.3により区別することを原則 とした。なお、TGは元来微小ひずみ振幅領域における表層地盤の固有周期であるが、ここでは地 盤の特性値と称する。Vsiは弾性波探査やPS検層によって測定するのが望ましいが、実測値がない 場合は、式(4.2.2)及び式(4.2.3)によってN値から推定してもよい。 式(4.2.2)は粘性土層についてN値1～25の範囲で、式(4.2.3)は砂質土層についてN値1～50の範囲 で、実験値から導いた推定式である。なお、N値が0の場合はVsi＝50ｍ/sとしてよい。 堤体や盛土等、地表面が平坦でなく、図-4.2.2(a)に示すように、堤体内にフーチングを設ける場合 には、下部構造の振動が堤体の振動に影響されるので、堤体の天端を地表面と見なし地盤の特性値 を求めるものとする。図-4.2.2(b)に示すように、フーチングを堤体下の地盤内に設ける場合には周 辺の平均的な地表を地表面と見なして地盤の特性値を求める。 (a) 堤体内にフーチングを設ける場合 (b) 堤体下の地盤内にフーチングを設ける場合 図-4.2.2 堤体や盛土における地表面の取り方 数多くの地盤を対象とした計算結果によれば、地盤の特性値TGと沖積層厚HA及び洪積層厚HDに は相関があり、図-4.2.3により近似的に地盤種別を区分できる。したがって、相当深く標準貫入試 験を行っても基盤面が現れない場合など、地盤の特性値TGを式(4.2.2)及び式(4.2.3)で求めがた い場合には、図-4.2.3により地盤種別分類を行ってもよい。 [解 説] 地盤種別は、震度法、地震時保有水平耐力法及び応答変位法の地震力の算定に用いる設計水平震度 を計算するためのものである。 ポンプ場（吸水槽)においては、震度法では以下に示す(1)地上構造物の場合、応答変位法では(2) 地中構造物の場合を適用する。 (1) 地上構造物の場合（橋梁、頭首工、擁壁、開水路、ファームポンド（PC、RC)、ポンプ場（吸 水槽)、杭基礎) 概略の目安は、表-4.2.5となる。 表-4.2.5 地盤種別の概略の目安 Ｉ種 良好な洪積地盤及び岩盤 Ⅱ種 Ｉ、Ⅲ種地盤に属さない洪積、沖積地盤 Ⅲ種 沖積地盤のうち軟弱地盤 地盤種別は、式(4.2.1)から求まる地盤の特性値TGをもとに、表-4.2.3により区別することを原則と した。なお、TGは元来微小ひずみ振幅領域における表層地盤の固有周期であるが、ここでは地盤の 特性値と称する。Vsiは弾性波探査やPS検層によって測定するのが望ましいが、実測値がない場合は、 式(4.2.2)及び式(4.2.3)によってN値から推定してもよい。 式(4.2.2)は粘性土層についてN値1～25の範囲で、式(4.2.3)は砂質土層についてN値1～50の範囲 で、実験値から導いた推定式である。なお、N値が0の場合はVsi＝50ｍ/sとしてよい。 堤体や盛土等、地表面が平坦でなく、図-4.2.2(a)に示すように、堤体内にフーチングを設ける場合に は、下部構造の振動が堤体の振動に影響されるので、堤体の天端を地表面と見なし地盤の特性値を求 めるものとする。図-4.2.2(b)に示すように、フーチングを堤体下の地盤内に設ける場合には周辺の平 均的な地表を地表面と見なして地盤の特性値を求める。 (a) 堤体内にフーチングを設ける場合 (b) 堤体下の地盤内にフーチングを設ける場合 図-4.2.2 堤体や盛土における地表面の取り方 数多くの地盤を対象とした計算結果によれば、地盤の特性値TGと沖積層厚HA及び洪積層厚HDには 相関があり、図-4.2.3により近似的に地盤種別を区分できる。したがって、相当深く標準貫入試験を 行っても基盤面が現れない場合など、地盤の特性値TGを式(4.2.2)及び式(4.2.3)で求めがたい場合 には、図-4.2.3により地盤種別分類を行ってもよい。

4-11

改定案 現行（手引き） 図-4.2.3 沖積層厚HAと洪積層厚HDによる地盤種別 (2) 地中構造物の場合（パイプライン、暗渠（ボックスカルバート）、ポンプ場（吸水槽）） 表-4.2.4は、砂、粘土の組成分の百分率により区分した。また、表層地盤ではせん断ひずみに10-3 レベルの値を用い、基盤においては10-6_{レベルの値を用いる。} 表層地盤の特性値TGを、表-4.2.4によりVsiを算定し、次式により求める。    n 1 i _si i G _V H T 4 ··· （4.2.4） ここに、Hi ：第i層厚（ｍ） Vsi ：第i層厚の平均せん断弾性波速度（ｍ/s) (3) 基盤面は、粘性土層の場合はN値が25以上､砂質土層の場合はN値が50以上の地層の上面､ 若しくは平均せん断弾性波速度Vsi＝300m/s程度以上の地層の上面とする（工学的基盤面）。 (4) 表層地盤の特性値TGの算定例を以下に示す。 表-4.2.6 せん断弾性波速度の算定例 層 層厚 Hi（ｍ） 土質 平均N値 算定式 速度（Vsi) Hi/Vsi 表層 第1層 25.0 Ｔ Ｓ 2 61.8N 0.211 _{71.5 0.3497} 第2層 5.0 Ｔ Ｎ 5 122.0N0.0777 _{138.3 0.0362} 計(HS) 30.0 0.3859 基盤 Ｋ Ｓ 50 205N0.125 _334.3 土質分類…Ｓ：砂質土 Ｎ：粘性土 Ｔ：沖積層 Ｋ：洪積層 ∴TG＝4×0.386=1.54 表-4.2.3より、0.6≦TGであるため、Ⅲ種地盤となる。 引用・参考文献 ⅰ）日本道路協会：道路橋示方書・同解説 Ｖ．耐震設計編（2002) ⅱ）日本水道協会：水道施設耐震工法指針・解説（1997年版)（1997) 図-4.2.3 沖積層厚HAと洪積層厚HDによる地盤種別 (2) 地中構造物の場合（パイプライン、暗渠（ボックスカルバート）、ポンプ場（吸水槽）） 表-4.2.4は、砂、粘土の組成分の百分率により区分した。また、表層地盤ではせん断ひずみに10-3 レベルの値を用い、基盤においては10-6_{レベルの値を用いる。} 表層地盤の特性値TGを、表-4.2.4によりVsiを算定し、次式により求める。    n 1 i _si i G _V H T 4 ··· （4.2.4） ここに、Hi ：第i層厚（ｍ） Vsi ：第i層厚の平均せん断弾性波速度（ｍ/s) 地盤を表層（２層）と基盤層の２層系モデルに置き換えた算定例を示す。 表-4.2.6 せん断弾性波速度の算定例 層 層厚 Hi（ｍ） 土質 平均N値 算定式 速度（Vsi) Hi/Vsi 表層 第1層 25.0 Ｔ Ｓ 2 61.8N 0.211 _{71.5 0.3497} 第2層 5.0 Ｔ Ｎ 5 122.0N0.0777 _{138.3 0.0362} 計(HS) 30.0 0.3859 基盤 Ｋ Ｓ 50 205N0.125 _334.3 土質分類…Ｓ：砂質土 Ｎ：粘性土 Ｔ：沖積層 Ｋ：洪積層 ∴TG＝4×0.386=1.54 表-4.2.3より、0.6≦TGであるため、Ⅲ種地盤となる。 引用・参考文献 ⅰ）日本道路協会：道路橋示方書・同解説 Ｖ．耐震設計編（2002) ⅱ）日本水道協会：水道施設耐震工法指針・解説（1997年版)（1997) START 2HA+HD≦10（ｍ） HA：沖積層厚（ｍ） HD：洪積層厚（ｍ） HA≧25（ｍ） Ｉ種地盤 Ⅱ種地盤 Ⅲ種地盤 YES YES NO NO START 2HA+HD≦10（ｍ） HA：沖積層厚（ｍ） HD：洪積層厚（ｍ） HA≧25（ｍ） Ｉ種地盤 Ⅱ種地盤 Ⅲ種地盤 YES YES NO NO

4-12

改定案 現行（手引き） 4.2.3 固有周期 (1) 固有周期 ａ．固有周期の算出に当たっては、構造部材に生じる変形の大きさに見合った剛性を用いると ともに、原則として基礎地盤の変形の影響を考慮するものとする。 ｂ．耐震設計上の地盤面より下方の構造部分には、慣性力、地震時土圧及び地震時動水圧を作 用させなくてもよい。 (2) 算定方法 ａ．設計振動単位が、1基の下部構造とそれが支持している上部構造部分からなる場合

_T

＝

2.01



··· （4.2.5） ここに、 T ：設計振動単位の固有周期（s） δ ：耐震設計上の地盤面より上にある下部構造の重量の80％と、それが 支持している上部構造部分の全重量に相当する力を慣性力の作用方 向に作用させた場合の上部構造の慣性力の作用位置における変位 （ｍ） ｂ．設計振動単位が、複数の下部構造とそれが支持している上部構造部分からなる場合

T

＝

2.01



··· （4.2.6）

   

   





ds

s

u

s

w

ds

s

u

s

w

2

＝



··· （4.2.7） ここに、 T ：設計振動単位の固有周期（s） w(s) ：上部構造及び下部構造の位置sにおける重量（kＮ/ｍ） u(s) ：上部構造及び耐震設計上の地盤面より上の下部構造の重量に相当す る水平力を慣性力の作用方向に作用させた場合にその方向に生じる 位置sにおける変位（ｍ） は設計振動単位全体に関する積分を示す。なお、図-4.2.19に示すように離散型の骨組構造 にモデル化する場合には、式(4.2.7)のδは式(4.2.40)によって求めてもよい。 c．ＰＣタンクの固有周期算定 ＰＣタンクの固有周期は、式(4.2.8)、式(4.2.9)により求める。                2 2 2 2 2 1 12 3 2γ ・ ＝ H a gE ' a H T c π ··· （4.2.8） ここに、 T2 ：ＰＣタンク満水時の固有周期（s） H2 ：ＰＣタンクの全水深（ｍ） EC ：コンクリートのヤング係数（kＮ/ｍ2） ｇ ：重力加速度（9.8ｍ/s2₎ 4.2.3 固有周期 (1) 固有周期 ａ．固有周期の算出に当たっては、構造部材に生じる変形の大きさに見合った剛性を用いると ともに、原則として基礎地盤の変形の影響を考慮するものとする。 ｂ．耐震設計上の地盤面より下方の構造部分には、慣性力、地震時土圧及び地震時動水圧を作 用させなくてもよい。 (2) 算定方法 ａ．設計振動単位が、1基の下部構造とそれが支持している上部構造部分からなる場合

_T

＝

2.01



··· （4.2.5） ここに、 T ：設計振動単位の固有周期（s） δ ：耐震設計上の地盤面より上にある下部構造の重量の80％と、それが 支持している上部構造部分の全重量に相当する力を慣性力の作用方 向に作用させた場合の上部構造の慣性力の作用位置における変位 （ｍ） ｂ．設計振動単位が、複数の下部構造とそれが支持している上部構造部分からなる場合

T

＝

2.01



··· （4.2.6）

   

   





ds

s

u

s

w

ds

s

u

s

w

2

＝



··· （4.2.7） ここに、 T ：設計振動単位の固有周期（s） w(s) ：上部構造及び下部構造の位置sにおける重量（kＮ/ｍ） u(s) ：上部構造及び耐震設計上の地盤面より上の下部構造の重量に相当す る水平力を慣性力の作用方向に作用させた場合にその方向に生じる 位置sにおける変位（ｍ） は設計振動単位全体に関する積分を示す。なお、図-4.2.19に示すように離散型の骨組構造 にモデル化する場合には、式(4.2.7)のδは式(4.2.40)によって求めてもよい。 c．ＰＣタンクの固有周期算定 ＰＣタンクの固有周期は、式(4.2.8)、式(4.2.9)により求める。                2 2 2 2 2 1 12 3 2γ ・ ＝ H a gE ' a H T c π ··· （4.2.8） ここに、 T2 ：ＰＣタンク満水時の固有周期（s） H2 ：ＰＣタンクの全水深（ｍ） EC ：コンクリートのヤング係数（kＮ/ｍ2） ｇ ：重力加速度（9.8ｍ/s2₎





4-13

改定案 現行（手引き） 2 2 3 3 ・ ・ 2 ・ γ γ ＝ γ H a H a tanh t a ' w c        ··· （4.2.9） ここに、 γw ：水の単位体積重量（9.8kN/ｍ3） γc ：コンクリートの単位体積重量（kN/ｍ3) a ：ＰＣタンクの内半径（ｍ） t ：ＰＣタンクの壁厚（ｍ） [解 説] (1) 固有周期算定方法の適用 ある構造物が自由に揺れるとき、その物理的性質、形状から定まる固有の周期を固有周期といい、 固有振動数の逆数で表される。地震に対して構造物を安全に設計するためには、地盤・構造物が持 つ固有周期を考えて設計することが重要であり、固有周期と地盤種別により設計水平震度の標準値 を算出する。 構造物の種類、地震力算定法、地震動レベルに応じた固有周期算定方法の適用を表-4.2.7に示す。 ファームポンド（PC）の地震荷重は地震時動水圧のみを考慮することから、固有周期は満水時 のみとする。 表-4.2.7 構造物の種類、地震力算定法、地震動レベルに応じた固有周期算定方法 固有周期算定方法 構造物の種類 地震力算定方法 地震動 レベル δ 2.01 ＝ T 農道橋、水路橋、水管橋、頭首工、杭 基礎（設計振動単位が、1基の下部構 造とそれが支持している上部構造か らなる場合） 震度法 （固有周期を考慮する) レベル1 農道橋、水路橋、水管橋、頭首工、杭 基礎（設計振動単位が、1基の下部構 造とそれが支持している上部構 造からなる場合） 地震時保有水平耐力法 レベル2 δ 2.01 ＝ T 、           ds s u s w ds s u s w 2 ＝ δ





            i Wu u W i i i 2 i i δ 農道橋、水路橋、水管橋、頭首工、杭 基礎（設計振動単位が、複数の下部構 造とそれが支持している上部構造か らなる場合） 震度法 (固有周期を考慮する) レベル1 農道橋、水路橋、水管橋、頭首工、杭 基礎（設計振動単位が、複数の下部構 造とそれが支持している上部構造か らなる場合） 地震時保有水平耐力法 レベル2                2 2 2 2 2 1 12 3 2 ・ ＝ H a c gE ' a H T π γ ファームポンド（ＰＣ） 震度法 （固有周期を考慮する） レベル1 ファームポンド（ＰＣ） 震度法 （固有周期と構造物特性係数を考 慮する） レベル2 ＊ファームポンド（ＲＣ）は、地盤種別にかかわらずKhc20を0.7とすることから、実際に固有周期は算出しない。 2 2 3 3 ・ ・ 2 ・ γ γ ＝ γ H a H a tanh t a ' w c        ··· （4.2.9） ここに、 γw ：水の単位体積重量（9.8kN/ｍ3） γc ：コンクリートの単位体積重量（kN/ｍ3) a ：ＰＣタンクの内半径（ｍ） t ：ＰＣタンクの壁厚（ｍ） [解 説] (1) 固有周期算定方法の適用 ある構造物が自由に揺れるとき、その物理的性質、形状から定まる固有の周期を固有周期といい、 固有振動数の逆数で表される。地震に対して構造物を安全に設計するためには、地盤・構造物が持つ 固有周期を考えて設計することが重要であり、固有周期と地盤種別により設計水平震度の標準値を算 出する。 構造物の種類、地震力算定法、地震動レベルに応じた固有周期算定方法の適用を表-4.2.7に示す。 ファームポンド（PC）の地震荷重は地震時動水圧のみを考慮することから、固有周期は満水時の みとする。 表-4.2.7 構造物の種類、地震力算定法、地震動レベルに応じた固有周期算定方法 固有周期算定方法 構造物の種類 地震力算定方法 地震動 レベル δ 2.01 ＝ T 農道橋、水路橋、水管橋、頭首工、杭 基礎（設計振動単位が、1基の下部構 造とそれが支持している上部構造か らなる場合） 震度法 （固有周期を考慮する) レベル1 農道橋、水路橋、水管橋、頭首工、杭 基礎（設計振動単位が、1基の下部構 造とそれが支持している上部構 造からなる場合） 地震時保有水平耐力法 レベル2 δ 2.01 ＝ T 、           ds s u s w ds s u s w 2 ＝ δ





            i Wu u W i i i 2 i i δ 農道橋、水路橋、水管橋、頭首工、杭 基礎（設計振動単位が、複数の下部構 造とそれが支持している上部構造か らなる場合） 震度法 (固有周期を考慮する) レベル1 農道橋、水路橋、水管橋、頭首工、杭 基礎（設計振動単位が、複数の下部構 造とそれが支持している上部構造か らなる場合） 地震時保有水平耐力法 レベル2                2 2 2 2 2 1 12 3 2 ・ ＝ H a c gE ' a H T π γ ファームポンド（ＰＣ） 震度法 （固有周期を考慮する） レベル1 ファームポンド（ＰＣ） 震度法 （固有周期と構造物特性係数を考 慮する） レベル2 ＊ファームポンド（ＲＣ）は、地盤種別にかかわらずKhc20を0.7とすることから、実際に固有周期は算出しない。

4-14

改定案 現行（手引き） (2) 固有周期 ａ．固有周期の特性 物が揺れる状態を描くと、図-4.2.4のようになる。縦軸は揺れる量、すなわち振幅で最初の位置を 原点(0)に、(＋)から(－)、(－)から(＋)（右から左あるいは上から下）へと繰返される。横軸を時 間にとると、揺れは0から(＋)、そして0に戻り(－)となり、また0に戻る。この間の時間を周期とい う。このような揺れ方を繰り返しながら、あるときは大きく、そしてあるときは小さく、時間とと もに構造物固有の揺れ方（振動数・周期)をして、次第に収まり元の位置に戻る。 図-4.2.4 振動図 構造物は大きさ・高さ・硬さにより当然揺れ方は異なり、その物理的性質、形状から定まる固有 の振動特性を持っている。振動特性には、固有振動数と固有振動モードがあり、固有振動数とは、 構造物を自由に揺らせた時に最も揺れやすい振動数（Hz)であり、そのときの振動形状を、固有振 動モードという。また、固有振動数の逆数が固有周期（s）であり、固有周期が短い構造物ほど速く 揺れ、固有周期が長い構造物ほどゆっくりと揺れる。 ｂ．T＝2.01  の根拠 構造物の固有周期は、構造物の種類、剛性、重量分布、基礎の条件等で複雑に変化し、また振動 次数によっても変化する。しかし、一般に構造物の振動においては地震時にある振動次数（通常最 低次数)の振動が卓越して現れ、それに対する固有周期は、図-4.2.5のような、１自由度の力学系を 仮定して算出することが近似的に可能である。この場合の固有周期Tは、式（4.2.10)により求める。

gk

W

T

＝

2



···（4.2.10) ここに、 T ：固有周期（s） W ：振動する物体の重量（kN) k ：バネ係数（kN/ｍ） g ：重力加速度（9.8ｍ/s2_） 下部構造重量を無視し、１基の下部構造とそれが支持している上部構造部分を単純化して、重量 －ばね系に置き換えると図-4.2.6に示すような構造系とみなすことができ、式（4.2.11)の関係から式 （4.2.10)によって固有周期を算出することができる。 (2) 固有周期 ａ．固有周期の特性 物が揺れる状態を描くと、図-4.2.4のようになる。縦軸は揺れる量、すなわち振幅で最初の位置を 原点(0)に、(＋)から(－)、(－)から(＋)（右から左あるいは上から下）へと繰返される。横軸を時 間にとると、揺れは0から(＋)、そして0に戻り(－)となり、また0に戻る。この間の時間を周期とい う。このような揺れ方を繰り返しながら、あるときは大きく、そしてあるときは小さく、時間とと もに構造物固有の揺れ方（振動数・周期)をして、次第に収まり元の位置に戻る。 図-4.2.4 振動図 構造物は大きさ・高さ・硬さにより当然揺れ方は異なり、その物理的性質、形状から定まる固有 の振動特性を持っている。振動特性には、固有振動数と固有振動モードがあり、固有振動数とは、 構造物を自由に揺らせた時に最も揺れやすい振動数（Hz)であり、そのときの振動形状を、固有振 動モードという。また、固有振動数の逆数が固有周期（s）であり、固有周期が短い構造物ほど速く 揺れ、固有周期が長い構造物ほどゆっくりと揺れる。 ｂ．T＝2.01  の根拠 構造物の固有周期は、構造物の種類、剛性、重量分布、基礎の条件等で複雑に変化し、また振動 次数によっても変化する。しかし、一般に構造物の振動においては地震時にある振動次数（通常最 低次数)の振動が卓越して現れ、それに対する固有周期は、図-4.2.5のような、１自由度の力学系を 仮定して算出することが近似的に可能である。この場合の固有周期Tは、式（4.2.10)により求める。

gk

W

T

＝

2



··· （4.2.10) ここに、 T ：固有周期（s） W ：振動する物体の重量（kN) k ：バネ係数（kN/ｍ） g ：重力加速度（9.8ｍ/s2_） 下部構造重量を無視し、１基の下部構造とそれが支持している上部構造部分を単純化して、重量 －ばね系に置き換えると図-4.2.6に示すような構造系とみなすことができ、式（4.2.11)の関係から式 （4.2.10)によって固有周期を算出することができる。

4-15

改定案 現行（手引き） W＝WU U s R

k

k

k

h

EI

h

k









1

3

1

3 0 ···（4.2.11） ここに、kU ：橋脚躯体に対する上部構造部分の剛性を表すばね定数 kR ：基礎の回転ばね定数 ks ：基礎の水平方向ばね定数 図-4.2.5 １自由度の力学系 図-4.2.6 重量－ばね系モデル 上部構造重量による水平変位δは、式(4.2.12)で与えられる。 k W ＝  ···（4.2.12) これを式(4.2.10）に代入すれば、式(4.2.13)が得られる。 _＝2  _{≒2.01 } g T ···（4.2.13) ｃ．固有周期と設計水平震度 (a) 橋軸方向 (b) 橋軸直角方向 図-4.2.7 設計振動単位 W＝WU U s R

k

k

k

h

EI

h

k









1

3

1

3 0 ··· （4.2.11） ここに、kU ：橋脚躯体に対する上部構造部分の剛性を表すばね定数 kR ：基礎の回転ばね定数 ks ：基礎の水平方向ばね定数 図-4.2.5 １自由度の力学系 図-4.2.6 重量－ばね系モデル 上部構造重量による水平変位δは、式(4.2.12)で与えられる。 k W ＝  ··· （4.2.12) これを式(4.2.10）に代入すれば、式(4.2.13)が得られる。 _＝2  _{≒2.01 } g T ··· （4.2.13) ｃ．固有周期と設計水平震度 (a) 橋軸方向 (b) 橋軸直角方向 図-4.2.7 設計振動単位

4-16

改定案 現行（手引き） 橋梁の固有周期Ｔは、上部構造の慣性力作用位置における変位δより求める。 橋梁構造における固有周期の計算は、揺れる部分が1基の下部構造とそれが支えている上部構造か らなる場合（図-4.2.7)には、式(4.2.5)により計算できる。 この場合の変位量は、基礎構造物の水平変位・回転角による変位、下部構造躯体の曲げ変形・回 転変形をすべて合わせた値である(図-4.2.8参照)。 図-4.2.8 固有周期の計算に用いる変位 固有周期が決まると、図-4.2.9～図-4.2.11から設計水平震度の標準値が定められる。固有周期が １secを超えると設計水平震動の標準値は減少するため、これらを乗じて求められる設計水平震度 は、結果として小さな値となる。 橋梁の固有周期Ｔは、上部構造の慣性力作用位置における変位δより求める。 橋梁構造における固有周期の計算は、揺れる部分が1基の下部構造とそれが支えている上部構造か らなる場合（図-4.2.7)には、式(4.2.5)により計算できる。 この場合の変位量は、基礎構造物の水平変位・回転角による変位、下部構造躯体の曲げ変形・回 転変形をすべて合わせた値である(図-4.2.8参照)。 図-4.2.8 固有周期の計算に用いる変位 固有周期が決まると、図-4.2.9～図-4.2.11から設計水平震度の標準値が定められる。固有周期 が１secを超えると設計水平震動の標準値は減少するため、これらを乗じて求められる設計水平震 度は、結果として小さな値となる。 図-4.2.10 地震時保有水平耐力法に用い るレベル２地震動タイプＩの 設計水平震度の標準値Khc0 図-4.2.9 震度法(固有周期を考慮する)に用いる レベル１地震動の設計水平震度の標準値Kh0 図-4.2.10 地震時保有水平耐力法に用い るレベル２地震動タイプＩの 設計水平震度の標準値Khc0 図-4.2.9 震度法(固有周期を考慮する)に用いる レベル１地震動の設計水平震度の標準値Kh0

4-17

改定案 現行（手引き） 図-4.2.11 地震時保有水平耐力法に用いるレベル２地震動（タイプⅡ)の設計水平震度の標準値Khc0 すなわち、構造物の特性を考慮して変形を大きくし固有周期をのばすと、作用力を減じることが 可能となり高層ビルのように免震構造とすることができるが、変形に対する構造上の配慮は不可欠 となる。 また、図-4.2.9、4.2.10と傾向が逆転しているのは、実測記録に基づいているためである。 ｄ．慣性力 (a) 設計振動単位 慣性力は、設計振動単位ごとに、固有周期に応じて算出する。 橋の振動特性は部材の剛性及び高さ、基礎地盤の特性、上部構造の特性等によって変化するため、 橋を地震時に同一の振動をすると見なし得る設計振動単位に分割して、それぞれの設計振動単位ご とに慣性力を算出するものとした。 設計振動単位は、慣性力の作用方向、橋の形式、支承の固定条件、橋脚間の固有周期特性に応じ て、原則として表-4.2.8に示すように定める。表-4.2.8において、橋脚間の固有周期特性が橋脚ご とに大きく異ならないとは、仮に橋を１基の橋脚とそれが支持している上部構造部分に分割して、 それぞれを一つの設計振動単位とみなして求めた固有周期の最大値と最小値の比が1.5未満である ことをいう。 (b) 慣性力の作用方向 慣性力としては、直交する水平2方向の作用力を考慮するものとし、一般に橋軸方向及び橋軸直角 方向に別々に作用させるものとしてよい。ただし、下部構造の設計における土圧の水平成分の作用 方向が橋軸方向と異なる場合には、慣性力の作用方向は土圧の水平成分の作用方向並びにそれに直 角となる方向とする。 (c) 支承部の慣性力 支承部の設計においては、上記(b)に規定する水平2方向の慣性力とともに、鉛直方向の慣性力も 考慮する。 (d) 慣性力の作用位置 上部構造の慣性力の作用位置は、その重心位置とする。ただし、直橋の場合には、橋軸方向に作 用させる慣性力については、上部構造の慣性力の作用位置は支承の底面としてよい。 図-4.2.11 地震時保有水平耐力法に用いるレベル２地震動（タイプⅡ)の設計水平震度の標準値Khc0 すなわち、構造物の特性を考慮して変形を大きくし固有周期をのばすと、作用力を減じることが 可能となり高層ビルのように免震構造とすることができるが、変形に対する構造上の配慮は不可欠 となる。 また、図-4.2.9、4.2.10と傾向が逆転しているのは、実測記録に基づいているためである。 ｄ．慣性力 (a) 設計振動単位 慣性力は、設計振動単位ごとに、固有周期に応じて算出する。 橋の振動特性は部材の剛性及び高さ、基礎地盤の特性、上部構造の特性等によって変化するた め、橋を地震時に同一の振動をすると見なし得る設計振動単位に分割して、それぞれの設計振動 単位ごとに慣性力を算出するものとした。 設計振動単位は、慣性力の作用方向、橋の形式、支承の固定条件、橋脚間の固有周期特性に応 じて、原則として表-4.2.8に示すように定める。表-4.2.8において、橋脚間の固有周期特性が橋 脚ごとに大きく異ならないとは、仮に橋を１基の橋脚とそれが支持している上部構造部分に分割 して、それぞれを一つの設計振動単位とみなして求めた固有周期の最大値と最小値の比が1.5未満 であることをいう。 (b) 慣性力の作用方向 慣性力としては、直交する水平2方向の作用力を考慮するものとし、一般に橋軸方向及び橋軸直 角方向に別々に作用させるものとしてよい。ただし、下部構造の設計における土圧の水平成分の 作用方向が橋軸方向と異なる場合には、慣性力の作用方向は土圧の水平成分の作用方向並びにそ れに直角となる方向とする。 (c) 支承部の慣性力 支承部の設計においては、上記(b)に規定する水平2方向の慣性力とともに、鉛直方向の慣性力 も考慮する。 (d) 慣性力の作用位置 上部構造の慣性力の作用位置は、その重心位置とする。ただし、直橋の場合には、橋軸方向に 作用させる慣性力については、上部構造の慣性力の作用位置は支承の底面としてよい。

4-18

改定案 現行（手引き） 表-4.2.8 設計振動単位 橋の形式 橋軸方向 橋軸直角方向 設計振動単位 連続桁橋 橋 軸 方 向 の 支 承 条 件 地 震 時 水 平 力 分 散 構 造 の 場 合 橋軸直角方向に固定条件の場合に は、以下に示す橋脚間の固有周期特 性に応じて設計振動単位を定める 耐震設計上複数の 下部構造とそれが 支持している上部 構造部分からなる と見なす場合 多 点 固 定 の 場 合 橋 脚 間 の 固 有 周 期 特 性 大 き く 異 な る 一 点 固 定 の 場 合 大 き く 異 な ら な い 耐震設計上1基の 下部構造とそれが 支持している上部 構造部分からなる と見なす場合 アーチ橋 ラーメン橋 その他 耐震設計上複数の 下部構造とそれが 支持している上部 構造部分からなる と見なす場合 単純桁橋 橋 軸 方 向 の 支 障 条 件 地 震 時 水 平 力 分 散 構 造 の 場 合 （橋軸直角方向に固定条件の場合には、以下による） 固 有 ・ 可 動 条 件 を 有 す る 場 合 耐震設計上1基の 下部構造とそれが 支持している上部 構造部分からなる と見なす場合 (3) 固有周期の算定方法 設計振動単位が、単数の場合と複数の場合において、固有周期をそれぞれ以下のとおり算定する ものとする。各ケースにおける一般的な固有周期の計算フローを、図-4.2.12、図-4.2.13に示す。 表-4.2.8 設計振動単位 橋の形式 橋軸方向 橋軸直角方向 設計振動単位 連続桁橋 橋 軸 方 向 の 支 承 条 件 地 震 時 水 平 力 分 散 構 造 の 場 合 橋軸直角方向に固定条件の場合に は、以下に示す橋脚間の固有周期特 性に応じて設計振動単位を定める 耐震設計上複数の 下部構造とそれが 支持している上部 構造部分からなる と見なす場合 多 点 固 定 の 場 合 橋 脚 間 の 固 有 周 期 特 性 大 き く 異 な る 一 点 固 定 の 場 合 大 き く 異 な ら な い 耐震設計上1基の 下部構造とそれが 支持している上部 構造部分からなる と見なす場合 アーチ橋 ラーメン橋 その他 耐震設計上複数の 下部構造とそれが 支持している上部 構造部分からなる と見なす場合 単純桁橋 橋 軸 方 向 の 支 障 条 件 地 震 時 水 平 力 分 散 構 造 の 場 合 （橋軸直角方向に固定条件の場合には、以下による） 固 有 ・ 可 動 条 件 を 有 す る 場 合 耐震設計上1基の 下部構造とそれが 支持している上部 構造部分からなる と見なす場合 (3) 固有周期の算定方法 設計振動単位が、単数の場合と複数の場合において、固有周期をそれぞれ以下のとおり算定するも のとする。各ケースにおける一般的な固有周期の計算フローを、図-4.2.12、図-4.2.13に示す。

4-19

改定案 現行（手引き） 図-4.2.12 設計振動単位が単数の場合の固有周期の計算フロー 図-4.2.12 設計振動単位が単数の場合の固有周期の計算フロー 基 礎 形 式 基礎の水平変位及び回転角 直接基礎 杭基礎 ………式(4.2.14)参照 δP：下部構造躯体の曲げ変形（ｍ） h ：下部構造躯体下端から上部構造の慣性力の作用位置までの高さ（ｍ） EI h W . EI h WU P P P 8 8 0 3 3 3    下部工躯体の曲げ変形 基 礎 の ば ね 定 数 の 算 出 基礎の抵抗を表すばね定数の算出(表-4.2.10参照) 杭頭剛結の杭の軸直角方向ばね定数は下表による。 杭頭剛結合 杭頭ヒンジ結合 h≠0 h＝0 h≠0 h＝0 K1 1  2 12 3 3   h EI   3 4EI 1  05 3 3 3 . h EI    3 2EI K2、K3 2 1  K 2EI2 0 0 K4   1 h 2 5 . 0 h 1 h 1 EI 4 3 3      β β β β _{2EI 0 0} K1､K2､K3､K4：杭頭剛結の場合の杭の直角方向ばね定数 (kN/m､kN/rad､k･m/m､k･m/rad） 地盤反力係数、ばね定数の算出 …………式(4.2.21)参照 …………式(4.2.25)参照 …………式(4.2.27)参照 …………式(4.2.26)参照 ………式(4.2.28)参照 ………式(4.2.29)参照 kV ：底面の鉛直方向地盤ばね定数 kSB ：底面の水平方向せん断ばね定数 4 3 0 3 0 / V V V . B k k         V SB k k  D V E . k 3 0 1 0 D H E . k 3 0 1 0  D D D G E 21 2 DS t D V g G  基礎の抵抗を表すばね定数 Ass＝kSBAB Asr＝Ars=0 ………式(4.2.20) Arr＝kVIB AB：底面の面積（㎡） 基礎の抵抗を表すばね定数 ……式(4.2.34)参照 n：杭の本数           n i i VP rr rs sr ss y K nK A nK nK A A nK A 1 2 4 3 2 1 耐震設計上の地盤面における水平力とモーメントの算出 ………式(4.2.19)参照 _WU ：対象とする下部構造躯体が支持する上部構造部分の重量（kN) _h0 ：耐震設計上の地盤面から上部構造の慣性力の作用位置までの高さ（ｍ） WP ：下部構造躯体の柱部の重量（kN) hP ：下部構造躯体の柱部の高さ（ｍ） WF ：下部構造躯体のフーチング又はケーソンの重量（kN) _hF ：下部構造躯体のフーチング又はケーソンの高さ（ｍ）   2 8 0 2 8 0 8 0 0 0 0 F F F P P U F P U h W . h h W . h W M W W . W H        _      基礎の水平変位と回転角の算出 ………式(4.2.18)参照 δ0 ：基礎の水平変位（ｍ） θ0 ：基礎の回転角（rad) rs sr rr ss ss rs rs sr rr ss sr rr A A A A A M A H A A A A A M A H        0 0 0 0 0 0   固有周期の算出 ………式(4.2.5)参照 δ＝δ_P＋δ₀＋θ_0h0 ………式(4.2.17)参照  01 2. T＝ 基 礎 形 式 基礎の水平変位及び回転角 直接基礎 杭基礎 ………式(4.2.14)参照 δP：下部構造躯体の曲げ変形（ｍ） h ：下部構造躯体下端から上部構造の慣性力の作用位置までの高さ（ｍ） EI h W . EI h WU P P P 8 8 0 3 3 3    下部工躯体の曲げ変形 基 礎 の ば ね 定 数 の 算 出 基礎の抵抗を表すばね定数の算出(表-4.2.10参照) 杭頭剛結の杭の軸直角方向ばね定数は下表による。 杭頭剛結合 杭頭ヒンジ結合 h≠0 h＝0 h≠0 h＝0 K1 1  2 12 3 3   h EI   3 4EI 1  05 3 3 3 . h EI    3 2EI K2、K3 2 1  K 2EI2 0 0 K4   1 h 2 5 . 0 h 1 h 1 EI 4 3 3      β β β β _{2EI 0 0} K1､K2､K3､K4：杭頭剛結の場合の杭の直角方向ばね定数 (kN/m､kN/rad､k･m/m､k･m/rad） 地盤反力係数、ばね定数の算出 …………式(4.2.21)参照 …………式(4.2.25)参照 …………式(4.2.27)参照 …………式(4.2.26)参照 ………式(4.2.28)参照 ………式(4.2.29)参照 kV ：底面の鉛直方向地盤ばね定数 kSB ：底面の水平方向せん断ばね定数 4 3 0 3 0 / V V V . B k k         V SB k k  D V E . k 3 0 1 0 D H E . k 3 0 1 0  D D D G E 21 2 DS t D V g G  基礎の抵抗を表すばね定数 Ass＝kSBAB Asr＝Ars=0 ………式(4.2.20) Arr＝kVIB AB：底面の面積（㎡） 基礎の抵抗を表すばね定数 ……式(4.2.34)参照 n：杭の本数           n i i VP rr rs sr ss y K nK A nK nK A A nK A 1 2 4 3 2 1 耐震設計上の地盤面における水平力とモーメントの算出 ………式(4.2.19)参照 _WU ：対象とする下部構造躯体が支持する上部構造部分の重量（kN) _h0 ：耐震設計上の地盤面から上部構造の慣性力の作用位置までの高さ（ｍ） WP ：下部構造躯体の柱部の重量（kN) hP ：下部構造躯体の柱部の高さ（ｍ） WF ：下部構造躯体のフーチング又はケーソンの重量（kN) _hF ：下部構造躯体のフーチング又はケーソンの高さ（ｍ）   2 8 0 2 8 0 8 0 0 0 0 F F F P P U F P U h W . h h W . h W M W W . W H        _      基礎の水平変位と回転角の算出 ………式(4.2.18)参照 δ0 ：基礎の水平変位（ｍ） θ0 ：基礎の回転角（rad) rs sr rr ss ss rs rs sr rr ss sr rr A A A A A M A H A A A A A M A H        0 0 0 0 0 0   固有周期の算出 ………式(4.2.5)参照 δ＝δ_P＋δ₀＋θ_0h0 ………式(4.2.17)参照  01 2. T＝