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11 耐震設計
構造物が地震により受ける力（＝地震荷重）は，時間的に 変化する．したがって，構造物に発生する応力やひずみ（変 位）は時間的に変化する．耐震設計とは，この応力や変位 が構造物が許容できる応力や変位より小さくするように 構造物を設計するということである．
実は，上述のように地震荷重を動的に考えて設計すること は，1995年の阪神・淡路大震災以前は十分に行われていな かった．これは，動的な耐震設計は難しく，また，動的解 析のために，たくさんのデータ（入力地震動，構造物のモ デルなど）を作る必要があり，コストがかかるという理由 のためである．
しかし，阪神・淡路大震災以降は，より合理的に設計を行 う必要があることが改めて認識され，各種事業体（日本道 路協会，鉄道会社，など）が定めている耐震設計法では，
動的解析を積極的に採用されるようになった．なお，この 背景には，コンピュータの発達，解析技術の進歩，市販の 解析プログラムが増えたこと，なども挙げられる．
耐震設計法は，各種事業体で異なる．これは，構造物の形 状が異なることや，地震荷重以外の荷重レベルが異なるな どの理由からである．また，耐震設計法は，まだまだ，改 善の余地があり，これらの改善は，数年から10年位で行 われている改訂に盛り込まれる．
補足：
構造物や地盤が持つ応力-ひずみの関係は，ひずみが小さい 範囲内でほぼ線形関係にあるが，ひずみが大きくなると，
両者の関係は，非線形となる．一般に，強い地震動の時に は，構造物は非線形領域にはいる．この場合の構造物の挙 動を予測するには，動的解析を行う必要がある．
11-1 震度法
上述のように，耐震設計は，動的解析が主流になっていく．
しかし，既存の構造物の多くは，以下で学ぶ震度法で設計 されている．21世紀は，これらの構造物の維持管理が大き な課題となっている現在，震度法を学ぶことは，これらの 構造物の性能・特徴を知る上で重要と考えられる．
震度法の概念は以下の通りである（川島一彦，土と基礎，
pp. 51-52, 1993年9月号より抜粋）．（現在使われている方 法と若干異なるが，考え方自体はほとんど同じである．）
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『震度法とは，｢構造物の重量｣×「設計震度」の力を静的 に構造物に作用させ，これに対して所要の安全率が得られ るように各部の断面寸法を定める方法の総称である．震度 という概念を用いることにより，動的な地震力を静的な地 震力に変換することができ，また，これにより計算が簡単 になるため，震度法は現在の耐震設計法の主流になってい る．
震度法では，構造物に作用させる地震力（慣性力）Fは次 のように与えられる．
F=kH・W (1)
ここで，Wは構造物の重量，kHは震度＊である．kHは，構 造物の種類によって多少異なるが，一般に次式のような形 で与えられる．
kH=Cz・CG・CI・ｋH0 (2)
ここで，Cz：地域別補正係数，CG：地盤別補正係数，CI： 重要度別補正係数，ｋH0：設計震度の標準値である．』
ポイント：許容耐力 ＞ 地震荷重によって発生する応力
＊：気象庁の震度とは違う．区別するために，kHを設計震度と呼ぶ 場合が多い．
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11-2 設計震度kHに対するせん断力，曲げモーメントの計 算方法
例題
コンクリートの単位堆積質量を 2400kg/m3とする．設計 震度kHを0.2とする．重力加速度gは10.0m/s2とする．位 置xでのせん断力S(x)，曲げモーメントM(x)を求め，図示 せよ．
解答
1) 0≦x≦5 m
S(x)=9600x [N]
M(x)=4800x2 [Nm]
2) 5≦x≦10 m
S(x)=48000+19200(x-5) [N]
M(x)=48000(2.5+x-5)+19200*(x-5)2/2 [Nm]
図は省略
o
x
1m 1m 2m
5m
5m
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演習問題
図に示した片持ち梁状の構造物に震度法を適用することを考える．設計震度kHを0.2と した場合，位置xにおけるせん断力S(x)，曲げモーメントM(x)を求めよ．次に，x=10 mに おけるせん断力S(10), M(10)を求めよ．ただし，コンクリートの単位体積質量を2400 kg/m3， 重力加速度を10.0 m/s2とする．（注意：単位も書くこと）
1 m o
10 m x 1 m
3 m
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解答
S(x) = 480x2+4800x [N]
M(x) = 160x3+2400x2 [Nm]
S(10) = 96,000 [N] = 96 [kN]
M(10) = 400,000 [Nm] = 400 [kNm]
