解析事例：浄水場 配水池のL2耐震解析（動的解析）

1. 検討対象と業務範囲

対象は浄水場内の配水池です。平面規模41.7m×34.0mの2池構造で、池内には柱・導流壁・隔壁が配置され、頂版上面を地表面付近とする半地下式の鉄筋コンクリート構造です。常時・レベル1地震動に対しては静的解析、レベル2地震動に対しては動的解析（3次元効果を見込んだ2次元解析）により、A-A・B-B の代表2断面を対象に耐震性能を照査しました。

2. 荷重条件の整理

池状構造物の照査では、常時（躯体自重・上載荷重・土圧・地下水圧・浮力・内水圧）と地震時（慣性力・地震時土圧・地震時動水圧・地盤ばね）の荷重を整理し、水位条件（満水・空水）との組み合わせを設定します。本検討で整理した荷重モデルを下図に示します。

3. 入力地震動の選定：応答スペクトルによる3波選定

L2地震動の動的解析では、基準の考え方に基づき3波形以上を選定して入力地震動とします。本検討では、工学的基盤（Vs=630m/s）に候補波形を入力してSHAKEによる1次元地盤応答解析を行い、地表面の速度応答スペクトル（h=0.05）を比較しました。その結果、短周期帯域が卓越する波形・長周期帯域が卓越する波形・地震時地盤固有周期付近が卓越する波形の3波を選定し、動的解析の入力地震動としました。

4. 動的解析モデル：地盤－構造物連成＋3次元効果の考慮

動的解析モデルは、地盤を平面ひずみ要素、躯体を梁要素でモデル化し、地盤と構造物はジョイント要素で接合しました。モデル底面は粘性境界、側方は粘性境界を介して自由地盤に接続し、地震動は工学的基盤面（Vs=630m/s層）から入力しています。RC部材にはM-φの非線形特性（ひび割れ・降伏・終局）を設定し、部材ごとの塑性化の程度を直接評価できるモデルとしました。

妻壁・隔壁による変形拘束効果（3次元効果）の取り込み

対象の配水池は、解析断面に直交する妻壁・隔壁を有しており、これらが地震時の変形を拘束します。2次元解析でこの効果を無視すると過大な変形・断面力を与えるため、本検討では別途構築した3次元FEMモデルとの変形比較により、2次元モデルに配置する平面要素の剛性を設定しました。

• 壁部材を3次元板要素でモデル化したFEMモデルに線荷重を加え、最大水平変位 δ1 を算出
• 面内部材を梁要素＋面外壁を平面要素とした2次元モデルに同じ荷重を加え、水平変位 δ2 を算出
• δ1≒δ2 となるよう平面要素の剛性を調整（本検討では 2次元 0.00393m ≒ 3次元 0.00387m を確認）
• 平面要素を設けない場合の変形は約0.064mとなり、3次元効果を無視すると変形を20倍近く過大評価することを確認

5. 解析結果と部材照査

選定した3波それぞれについて時刻歴応答解析を行い、各部材の曲げモーメント・軸力・せん断力の最大・最小応答値を抽出して、限界状態設計法により照査（γi·Sd／Rd≦1.0）しました。地盤の相対変位分布から、構造物に作用する地盤変形の影響も併せて確認しています。

照査結果は、部材・着目位置ごとに曲げ耐力・せん断耐力・引張耐力のOK/NGを断面図上に総括し、どの部材のどの位置が、どの照査項目で不足するのかを一目で確認できる形に整理しました。この総括図が、そのまま補強設計の対象箇所図になります。

6. 補強設計から数量・概算工事費まで

照査で特定したNG箇所に対して補強設計（あと施工アンカーによるせん断補強等）を行い、数量計算書・概算工事費・施工計画書・報告書まで一式を取りまとめました。解析だけで終わらせず、発注者協議・次フェーズの実施設計にそのまま使える成果物とすることを重視しています。