はじめに
この記事では、ベトナムの建築基準 TCVN 9386-1:2012 に基づき、地震力の基本的な算定方法をわかりやすく解説します。
「この建物、地震が来ても本当に大丈夫？」
そんな疑問を持ったことはありませんか？ベトナムでも、建物の安全性を確保するために、正しく地震力を算定し、適切な耐震設計を行うことが不可欠です。しかし、
✅ 地震力ってどうやって計算するの？
✅ 設計用スペクトルって何？
✅ 建物のどこにどれくらいの力がかかるの？
といった疑問を持つ人も多いのではないでしょうか？
本記事では、ベトナムの建築基準 TCVN 9386-1:2012 に基づき、地震力の基本的な算定方法を初心者にもわかりやすく解説します。
✔ 設計用スペクトル Sd(T1) の求め方
✔ ベースせん断力 (Fb) の計算方法
✔ 各階の水平力 (Fi) やせん断力 (Vi) の算定方法
といったポイントを実務目線で丁寧に説明するので、この記事を読めば、地震力の計算がスムーズにできるようになります！
地震力算定の全体像
ベトナムって地震がほとんどないって聞いたけど、耐震設計って必要なの？
確かに日本ほど頻繁には発生しませんが、全くないわけではありません。特に北部や中部では記録された地震もあります。だから、耐震設計は無視できないんです。
なるほど。じゃあ、ベトナムの耐震設計ってどんな基準で行われているの？
ベトナムでは TCVN 9386-1:2012 という基準に基づいて耐震設計を行います。これは、ヨーロッパの Eurocode 8 に準拠したもので、日本の建築基準法とは異なります。
へぇ！ 具体的にどうやって地震力を算定するの？
簡単に説明すると、次のステップで地震力を求めます。
- 建物全体に作用する水平方向の力（ベースせん断力, Fb）を計算
- 各階に分配される水平力（Fi）を求める
- 各階のせん断力（Vi）を計算する
ステップ 1: ベースせん断力 (Fb) の計算
最初に、ベースせん断力 Fb を計算します。建物全体に作用する地震力の合計ですね。
Fb = Sd(T1) ⋅ m ⋅ λ
- m：建物の総質量（基礎または剛な地下室の上部にある質量）
- λ：補正係数（建物の高さと周期によって 0.85 または 1.0）
地震力の大きさを決める重要な数値なんだね。
各項目の説明
次に、基本振動周期 T1 を求めます。これは建物の高さや構造形式によって変わります。簡易的には以下の式で近似できます。
T1 = Ct ⋅ H^(3/4)
- Ct：構造種別ごとの係数
- H：建物の高さ (m)
なるほど。これで建物がどれくらいの周期で揺れるかがわかるんだね。
次に、設計用スペクトル Sd(T1) を求めます。これは地震時の地盤の揺れの影響を考慮した値で、次の式で定義されます。
設計用スペクトル Sd(T) の定義
資料の 3.2.2.5 設計スペクトル に記載されているように、水平方向の地震動に対する設計用スペクトル Sd(T) は、以下の式で定義されます。
- 0 ≤ T ≤ TB の場合: Sd(T) = ag ⋅ S ⋅ [1 + (η ⋅ 2.5 / q – 1) ⋅ T / TB]
- TB ≤ T ≤ TC の場合: Sd(T) = ag ⋅ S ⋅ η ⋅ 2.5 / q
- TC ≤ T ≤ TD の場合: Sd(T) = ag ⋅ S ⋅ η ⋅ 2.5 / q ⋅ (TC / T)
- TD ≤ T の場合: Sd(T) = ag ⋅ S ⋅ η ⋅ 2.5 / q ⋅ (TC ⋅ TD / T^2)
- 全周期において: Sd(T) ≥ β ⋅ ag
- ag：基盤震度（設計用加速度）
- S：地盤係数（地盤の種類による補正）
- η：粘性減衰係数
- q：建物の挙動係数（塑性変形能力を考慮）
各パラメータの詳細は、TCVN 9386-1:2012 4.3.3.2.2 に記載されています。
このスペクトル値を使って、建物にどれくらいの地震力が作用するかを決めるんだね。
ステップ 2: 各階の水平力 (Fi) の分布
次に、求めた Fb を建物の各階に分配します。
Fi = Fb ⋅ (zi ⋅ mi) / ∑(zj ⋅ mj)
各項目の説明
- Fi：i 階に作用する水平力
- zi, zj：基礎または剛な地下室の最上部からの高さ
- mi, mj：i階および j階の質量
なるほど！ 上の階ほど地震力が大きくなるんだね。
ステップ 3: 各階のせん断力 (Vi) の計算
最後に、各階のせん断力 Vi を求めます。
Vi = ∑(Fk) (k ≥ i)
つまり、上の階の地震力をすべて合計したものが、各階のせん断力になるんだね。
その通りです！ これで、建物全体の地震力が求められました。
階が下がるほどせん断力は大きくなるのが特徴です。
まとめ
地震力の算定は、建物の耐震設計における重要なプロセスです。本記事では、
- ベースせん断力 (Fb) の計算方法
- 各階に作用する水平力 (Fi) の求め方
- 各階のせん断力 (Vi) の計算手順
について解説しました。
次は耐風設計についても話しましょうか？
参考資料
- TCVN 9386-1:2012 Design of structures for earthquake resistance