column016 地盤と地震を考える

住宅などを建築する上で、どのような地盤に建てるのか?は非常に重要なことの1つです。それは、地盤の特性によって建物へ作用する地震による揺れ(以下、地震動)が変化するためです。
構造計算上も、地震力を検討する場合「振動特性係数/Rt」という係数に地盤の特性(硬質や軟弱など)を反映させます。また、「標準せん断力係数/Co」も地盤が軟弱な場合は高い係数をとることになっています。また、地盤の良し悪しは「硬軟」だけではなく「土質」も重要で、土の種類ごとに特性があり建物の沈下の仕方などに影響します。

土質区分には、礫質土・砂質土・粘性土・火山灰質粘性土などがあり、粒径などで区分されています。また地層区分としては、軟弱地盤であることが多い「沖積層」と、安定した地盤で沖積層よりは高台に見られる「洪積層」があります。
東京などで良く聞く「関東ローム層」は火山灰質粘性土に区分されますが、比較的良い地盤とされており、今のように地盤調査が必須ではない時代には「関東ローム層が出てくればOK」としていました。関東ローム層は、富士山や箱根が噴火した際の火山灰が堆積したものなので、東京以西にはこの層があることが多いかと思います。

ここまでは地盤の特徴などを書いてきましたが、要はこれらの情報を知る為に地盤調査をします。先程も書いたように、以前は住宅建築の規模では調査はしませんでしたが、住宅瑕疵担保履行法が出来てからは(一部例外を除いて)必須になりました。
地盤調査にはいくつかの種類がありますが、住宅建築で多い調査はスウェーデン式サウンディング試験(以下、SWS試験)です。SWS試験は、地盤の硬軟と均質性を確認する小規模建築向けの建築基準法告示でも認められている調査方法で、安い費用で地盤の支持力を評価出来ます。木造2階建て程度の規模でよく行われる調査ですが、小規模建築物でも建物重量のあるRC造などで詳細な土質データが欲しい場合は、ボーリング・標準貫入試験を行います。
どちらが良い悪いはなく、各目的に適した調査を行うことになりますが、各調査で得られる情報が違うので、どの調査にするかは設計者の判断になります。

小規模建築物でしたら、これらのデータを元に建物基礎の形状や地盤改良の必要性を判断し、上部の耐震性能を決めて行けば良いですが、60mを超えるような超高層建築物の場合はもっと複雑です。私は構造設計者ではないので詳細の説明は出来ませんが、超高層建築物は地震による影響が大きいので、地盤の卓越周期や表層地盤増幅率なども調査し、建物に作用する地震動をより詳細に判断するなどが必要になります。
地盤の特性によって、地震動の大きさは変化します。また、先の熊本地震では「キラーパルス」なる言葉が話題になりましたが、地震動の大きさ以外の要素でも建築物に及ぼす影響が変化します。地震動は、実に多種多様な要素が絡み合って建築物に作用しますので、それに見合った構造設計をする必要がありますが、それは戸建住宅でも超高層建築物でも変わりません。

実際は、戸建住宅規模では「どんな地震動が作用するのか?」などの超高層建築物レベルの精細な検討は不要かもしれませんが、例えば表層地盤増幅率については「地震ハザードステーション」で確認が出来ますので、建築地の地盤特性の1つの情報として知っておくのも良いかもしれません。