基礎に作用する地震荷重を静的に評価する場合は、これを上部構造の地上部分及び地下部分の重心位置に作用する慣性力として扱う。上部構造の地上部分の慣性力は、建築基準法による地震荷重に相応する。上部構造の地下部分の慣性力は、建物と地盤の動的相互作用の影響を適切に考慮して求める。
基礎に作用する地震荷重を動的解析に基づき評価する場合は、工学的基盤での地震動の応答スペクトル、地盤による地震動の増幅効果および建物と地盤の動的相互作用の影響を適切に考慮する。
上記は”建築基礎構造設計指針（日本建築学会）4.4節 地震荷重”の頭書きの引用になります。
この内容について検証方法や数値の考え方について考えていきたいと思います。
①杭への水平力は地面から？建物から？
前段の引用文を読んだ後に聞かれたら、建物の地震力が関係していることから、建物から作用していることを想像すると思います。しかし、地震は当たり前のことですが、地盤の揺れから建物に伝わります。
なので地面の中にある杭は建物より先に地震による地面の変化による影響を受けることになります。杭のどのような状況を想定して検討しているのかを把握することで、安全性に対する適正な対策を考えることができます。
地面が動くことで当然杭への影響はゼロではありませんが、その影響というのは建物の揺れによって発生する慣性力に比べて小さいのでそれに対する検討は省略されています。
なので見出しの問いに対する答えとしては、両方から影響は受けるとなりますが、建物の慣性力から受ける水平力が支配的であると言えます。
②杭の静的評価荷重と動的評価荷重の考え方
一般的な杭の地震時の検討時に使用する水平力と言うのは、『上部構造の地上部分及び地下部分の重心位置に作用する慣性力』を具体的に数値化したものになります。
一次設計では、1階の地震力＋1階の半分より下の基礎を含めた荷重✖0.1が水平力になります。
※地下階はない前提での内容で進めていきます。
数値の構成からも、地盤内の影響は考慮せずに建物側からの慣性力に対しての検討になっていることがわかります。
ちなみに基礎部分の荷重に対して0.1を掛ける理由としては、一次設計の地震力は地表面での加速度としては80gal～100galを想定しているからになります。1階部分のCo=0.2（200gal）と整合した数値となっています。
詳細はこちらのコア東京Webを参考にしてください。
以上が静的荷重の評価になりますが、静的な評価というのは簡単に言うと地表面の加速度を一律で設定している方法と言えます。
それに対して動的解析に基づいた評価は、工学的基盤から地表面に至るまでの増幅を評価して荷重に掛ける係数が決まります。地表面に至る加速度は工学的基盤より浅い部分で増幅します。
工学基盤と言うのは十分な剛性を持った地盤のことを言います。必ずしも杭の支持地盤とは同一ではありません。一般的にはせん断波（S波）速度が400m/s以上の地盤を指すことが多いです。
S波はPS検層と言う、地盤に振動を与えてその波の伝達速度を測ります。剛性が高い（硬い）地盤ほど密度が高いので速度が早くなります。
参考：PS検層とは（株式会社アジアジオさんのサイトからの引用です）
動的解析の場合の方が土地の状況を反映したものと言えます。大臣認定案件で地震波を作成するとき以外にはボーリング試験（標準貫入試験）しかないことがほとんどだと思いますが、N値があれば、S波速度に変換する方法もあります。精度は落ちますが、大狂いはしない程度に思ってもらうといいかもしれません。
前述の2つの評価方法の間に限界耐力計算方法に基づく方法がありますが、これは簡易的に動的影響を評価した方法になります。
③地盤の影響をどのように考慮するか
以下の記事でも書いているように、地面の中にはまだまだ未知なことが多い状況です。
参考：まだまだ未知が多い杭（地面）の世界
今回の記事で書いたように外力の決定方法にもある程度の幅があります。動的解析結果が実態に近いと思いますが、それが正解とは限りません。
地表面での増幅もありますが、建物と地盤の周期の関係によっては入力を低減するような減衰効果も確実にありますが、どの程度かというと定量化が難しいこともあり、結局は安全側の数値を取ることになってしまいます。
応答変位法という検討方法では地盤の影響を考慮するためにいくつかの水平力のパターンを用いて検討します。
そのパターンというのが、建物と地盤が同じ方向に動いた場合やそれぞれが逆方向に動いた場合、半分くらい逆方向に動いた場合など、地盤と建物の固有周期を踏まえてどの程度の共振があるのかを踏まえて、クリティカルになるパターンが決まってきます。
杭の水平変位や杭の剛性バランスによって、土圧が水平力に対して加力側に作用したり、抵抗側に作用したりと色々な状況が発生します。
また、土がRCや鉄骨の材料特性と違って、応力が増加するにつれてひずみも直線的に増加しない（非線形性が強い）ことが挙動を読みにくくする1つの理由とも言えます。
それ以外にも層が平面的にも立面的にまったく同じものが連続していることはなく、柱状図という広い敷地の中のいくつかの点情報でしかないということも踏まえる必要があります。
最後に地盤の中について安全側の判断をせざる負えない具体的な理由についていくつか示しましたが、これ以外にも理由はあります。これらを踏まえて設計者として適切なリスクやクライテリアを説明できるようになりましょう。
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