耐震補強

耐震補強とは、既存の構造物を改修して、地震活動、地盤変動、または地震による地盤破壊に対する耐性を高めることです。構造物に対する地震需要の理解が深まり、都市中心部近くで発生した大地震の最近の経験から、耐震補強の必要性は十分に認識されています。1960年代後半に先進国（米国、日本など）で、また1970年代後半に世界の他の多くの地域（トルコ、中国など）で現代の耐震基準が導入される前は、^[1]多くの構造物は地震保護のための適切な詳細設計や補強なしに設計されていました。差し迫った問題を考慮して、さまざまな研究作業が行われてきました。ASCE-SEI 41 ^[2]やニュージーランド地震工学会（NZSEE）のガイドラインなど、耐震評価、補強、改修に関する最先端の技術ガイドラインが世界中で発行されています。^[3]これらのコードは定期的に更新する必要があります。例えば、 1994年のノースリッジ地震では、溶接された鉄骨の脆さが明らかになった。^[4]

ここで概説した耐震補強技術は、熱帯低気圧、竜巻、雷雨による強風など、他の自然災害にも適用できます。現在の耐震補強の実践は、主に構造物の使用による地震の危険性を減らすための構造改善に関係していますが、非構造要素による危険性と損失を減らすことも同様に重要です。適切な初期設計やその後の修正によって耐震性能を大幅に向上させることはできます が、耐震構造というものは存在しないことを心に留めておくことも重要です。

過去数十年間に、新たな耐震対策の導入や先進材料（繊維強化ポリマー（FRP）、繊維強化コンクリート、高強度鋼など）の利用可能性に伴い、耐震改修（または改修）戦略が開発されてきました。^[5]

• 全体的な容量の増加（強化）。これは通常、クロスブレースまたは新しい構造壁を追加することによって行われます。
• 補助的な減衰や免震システムの使用による地震の応答の低減。^[6]
• 構造要素の局所的な容量の増加。この戦略は、既存の構造物内の固有の容量を認識し、個々の構造コンポーネントの局所的な容量（変形/延性、強度、剛性）を選択的にアップグレードするための、より費用対効果の高いアプローチを採用します。
• 選択的弱化改修。これは、構造物の固有の能力を認識しながら、構造物の非弾性メカニズムを変更するという直感に反する戦略です。^[7]
• 通路橋などのスライド接続を可能にして、耐震性のない構造物間の追加の動きに対応します。
• 地震摩擦ダンパーを追加することで、減衰と選択可能な追加剛性を同時に追加します。

最近では、耐震補強と省エネ補強を組み合わせた、より総合的な建物改修のアプローチが模索されています。このような複合戦略は、エネルギー補強と耐震補強を同時に行うことでコスト削減を実現し、建物の耐震性能と断熱性能を向上させることを目的としています。^{[8] [9] [10]}

これまで、耐震補強は主に公共の安全を確保するために行われ、技術的解決策は経済的および政治的考慮によって制限されていました。しかし、性能ベースの地震工学 (PBEE) の発展により、性能目標のいくつかのレベルが徐々に認識されるようになりました。

• 公共の安全のみ。目的は人命を守ることであり、建物が居住者や通行人の上に倒壊しないようにし、安全に建物から脱出できるようにします。地震が激しい状況では、建物は完全に経済的に損なわれ、解体と交換が必要になる場合があります。
• 構造物の耐久性。目標は、構造物が避難時には安全である一方で、一般的に使用可能になるか居住に安全であるとみなされる前に、大規模な修理（交換ではない）が必要になる可能性があることです。これは通常、橋梁に適用される改修の最低レベルです。
• 構造の機能性。主要構造は損傷を受けておらず、構造は主な用途に対する有用性が低下していません。高度な改修により、必要な修理は「表面的な」もののみになります。たとえば、石膏、乾式壁、スタッコの小さなひび割れなどです。これは、病院の改修の最低限許容できるレベルです。
• 構造には影響ありません。文化的に重要な歴史的建造物には、このレベルの改修が適しています。

一般的な耐震補強技術はいくつかのカテゴリに分類されます。

過去 10 年間で、新しい構造システムへの外部プレストレスの利用が開発されてきました。大規模な日米共同研究プログラムである PRESS (Precast Seismic Structural Systems) ^[11]では、非結合型ポストテンション高強度鋼緊張材を使用して、自己センタリング能力を備えたモーメント抵抗システムを実現しました。耐震補強に対する同じアイデアの拡張は、Caltrans 研究プロジェクト^[12]の下でカリフォルニアの橋の耐震補強と非延性鉄筋コンクリートフレームの耐震補強のために実験的にテストされました。^[13]プレストレスは、梁、柱、梁柱接合部などの構造要素の容量を増やすことができます。外部プレストレスは、1970 年代から重力/活荷重に対する構造のアップグレードに使用されています。^[14]

基礎免震とは、建物の構造要素の集合体であり、建物の構造を揺れる地面から実質的に切り離すことで、建物の健全性を保護し、耐震性能を高めるものである。地震振動制御の一種であるこの地震工学技術は、新しく設計された建物と既存の構造物の耐震改修の両方に適用できる。^{[15] [16]} 通常、建物の周囲を掘削し、建物を基礎から切り離す。基礎との接続部分は鋼鉄または鉄筋コンクリートの梁で置き換えられ、その下では、取り除かれた材料の代わりに免震パッドまたは基礎免震装置が使用される。基礎免震は地面の動きが建物に伝わるのを制限する傾向があるが、建物を基礎の上に適切に配置することも可能である。建物が地面と接する部分、特に入口、階段、スロープでは、それらの構造要素の相対的な動きが十分になるように細部にまで注意を払う必要がある。

補助ダンパーは運動エネルギーを吸収して熱に変換し、地面にしっかりと固定された構造物の共振効果を減衰します。構造物のエネルギー消散能力を高めることに加えて、補助ダンパーは構造物内の変位と加速の要求を減らすことができます。^[17]場合によっては、損傷の脅威は最初の衝撃自体からではなく、繰り返される地面の動きが誘発する構造物の周期的な共振運動から生じます。実用的な意味では、補助ダンパーは自動車のサスペンションに使用されるショックアブソーバーと同様に機能します。

同調質量ダンパー（TMD）は、ある種のバネの上に可動式の重りを取り付けたものです。これらは通常、非常に高くて軽い建物の風の揺れを軽減するために使用されます。同様の設計は、破壊的な地震誘発共振を起こしやすい8階から10階建ての建物に耐震性を与えるためにも使用されます。^[18]

スロッシュタンクは、低粘度の流体（通常は水）を入れた大きな容器で、屋根など構造物内の横揺れが大きい場所に設置され、局所的な共振動的運動に対抗するように調整されます。地震（または強風）が発生すると、タンク内の流体は前後に揺れ動きます。この流体運動は通常、内部のバッフル（タンク自体が構造物と共振するのを防ぐ仕切り）によって方向付けられ、制御されます。スロッシュダイナミクスを参照してください。構造全体の正味の動的応答は、質量の反発運動と、流体の運動エネルギーがバッフルによって熱に変換されるときに発生するエネルギー散逸または振動減衰の両方により低減されます。通常、システム内の温度上昇は最小限で、周囲の空気によって受動的に冷却されます。サンフランシスコのワンリンコンヒルは、主に風による横揺れ運動の大きさを減らすために設計された屋上スロッシュタンクを備えた超高層ビルです。スロッシュ タンクは、パッシブ同調質量ダンパーです。効果を発揮するには、液体の質量が通常、対抗する質量の 1% ～ 5% 程度で、多くの場合、かなりの量の液体が必要です。場合によっては、これらのシステムは、消火用の緊急用貯水槽としても機能するように設計されます。

超高層ビル（「超高層ビル」）は、現代の軽量素材を使用して建てられると、特定の風の条件下で不快な揺れ（危険ではない）を起こす可能性があります。この問題の解決策は、上層階のどこかに大きな質量を組み込み、限られた範囲内で自由に移動できるようにし、エアクッションや油圧フィルムなどのベアリングシステム上で移動させることです。電動ポンプとアキュムレータで駆動する油圧ピストンが、風の力と自然共振に対抗するために能動的に駆動されます。これらは、適切に設計されていれば、電力の供給の有無にかかわらず、地震時の過度の動きを制御するのに効果的である可能性があります。ただし、一般的に、現代の鉄骨造の高層ビルは、中層（8〜10階建て）のビルほど危険な揺れにはさらされません。これは、高くて巨大なビルの共振周期が、地震による約1秒の衝撃よりも長いためです。

低層建築物の耐震改修の最も一般的な形態は、既存の構造に地震力に耐えられるよう強度を追加することです。補強は既存の建築要素間の接続に限定される場合もあれば、特に低層階で壁やフレームなどの主要な抵抗要素を追加する場合もあります。米国西部の補強されていない石造建築物の一般的な改修措置には、鉄骨フレームの追加、鉄筋コンクリート壁の追加、場合によっては基礎免震の追加などがあります。

多くの場合、建物の増築部分は既存の構造と強くつながっておらず、単に隣接して配置され、床、サイディング、屋根の連続性はわずかです。その結果、増築部分は元の構造とは共振周期が異なり、簡単に分離する可能性があります。相対的な動きにより 2 つの部分が衝突し、深刻な構造的損傷が発生します。耐震改修では、2 つの建物コンポーネントを 1 つの塊として動作するようにしっかりと結合するか、ダンパーを使用して相対的な動きによるエネルギーを消費し、セクション間の間隔を広げたり、スライド ブリッジを設置したりするなど、この動きを適切に考慮します。

補強されていない石積みで造られた歴史的建造物には、文化的に重要な内部のディテールや壁画があり、それらを破壊してはならない場合があります。この場合、解決策としては、外部に鉄骨、鉄筋コンクリート、またはポストストレストコンクリートの柱をいくつか追加することが考えられます。基礎、トッププレート、屋根トラスなどの他の部材との接続には細心の注意を払う必要があります。

ここに示されているのは、従来の鉄筋コンクリートの寮の建物の外部せん断補強です。この場合、建物の柱の垂直強度は十分で、下層階のせん断強度も十分であったため、ヘイワード断層に近いこの場所では、耐震性を持たせるためには、限られたせん断補強のみが必要でした。

状況によっては、はるかに強力な補強が必要になります。右に示す構造物（店舗の上にある駐車場）では、補強材の配置、詳細、塗装自体が建築装飾になります。

この崩壊モードは、ソフトストーリー崩壊として知られています。多くの建物では、1 階は上層階とは異なる用途に設計されています。低層の住宅構造は、片側に大きなドアがある駐車場の上に建てられることがあります。ホテルは、壮大なエントランスや舞踏室を設けるために、1 階を高くしている場合があります。オフィスビルでは、1 階に連続したショーウィンドウを備えた小売店がある場合があります。

従来の耐震設計では、建物の下層階は上層階よりも頑丈であると想定されています。これが当てはまらない場合、つまり下層階が上層階よりも頑丈でない場合、建物は地震に対して予想どおりに反応しません。 ^{[説明が必要]現代の設計手法を使用すれば、下層階の弱さを考慮に入れることができます。1994}年のノースリッジ地震では、1 つの大規模アパート コンプレックスでこの種の崩壊が複数発生し、死者の大部分が死亡しました。

通常、この種の問題が見つかった場合、弱い階は、せん断壁またはモーメント フレームを追加して、上の階よりも強くなるように補強されます。逆U字型の曲げ構造のモーメント フレームは、下の階のガレージへのアクセスを維持するのに役立ちます。一方、低コストの解決策としては、複数の場所にせん断壁またはトラスを使用することがあります。これにより、自動車の駐車スペースとしての有用性が部分的に低下しますが、そのスペースを他の保管用に使用できます。

梁柱接合部は、耐震補強工事においてよく見られる構造上の弱点です。1970年代初頭に最新の耐震基準が導入される前は、梁柱接合部は一般的に設計されておらず、設計もされていませんでした。実験室でのテストにより、詳細が不十分で設計が不十分な接合部の地震に対する脆弱性が確認されています。^{[19] [20] [21] [22]}梁柱接合部の破損は、最近の地震でよく見られるように、通常、フレーム建物の壊滅的な崩壊につながる可能性があります^{[23] [24]}

鉄筋コンクリートの梁柱接合部については、過去 20 年間にさまざまな改修ソリューションが提案され、テストされてきました。理論的には、上で説明したさまざまな耐震改修戦略を鉄筋コンクリート接合部に実装できます。コンクリートまたは鋼鉄の被覆は、炭素繊維強化ポリマー(FRP) などの複合材料の出現まで、一般的な改修手法でした。カーボン FRP やアラミック FRP などの複合材料は、耐震改修での使用が広範囲にテストされており、ある程度の成功を収めています。^{[25] [26] [27]}新しい手法の 1 つに、梁を選択的に弱め、接合部に外部ポストテンションを追加して^[28]、梁に曲げヒンジを実現するというものがあります。これは耐震設計の観点からより望ましいものです。

例えば、1994年のノースリッジ地震の際、低層から中層の鉄骨建物の梁柱接合部で広範囲に溶接部の破損が見られ、1970年代以降に設計されたこれらの「近代設計」の溶接モーメント抵抗接合部の構造的欠陥が明らかになりました。^[29]その後のSAC研究プロジェクト[4]では、これらの溶接鋼モーメント抵抗接合部に対するいくつかの改修ソリューションが文書化、テストされ、提案されました。これらの溶接接合部に対して、a)溶接部の強化、b)鋼製ハンチまたは「ドッグボーン」形状のフランジの追加など、さまざまな改修ソリューションが開発されました。^[30]

ノースリッジ地震の後、多くのスチール モーメント フレーム建物で梁と柱の接合部に脆性破壊が発生したことが判明しました。フレーム接合部の予期せぬ脆性破壊の発見は、技術者や建築業界にとって衝撃的でした。1960 年代から、技術者は溶接スチール モーメント フレーム建物を建築基準法に含まれる最も延性のあるシステムの 1 つと見なすようになりました。多くの技術者は、スチール モーメント フレーム建物は地震による損傷を基本的に受けないと考えており、損傷が発生した場合でも、部材と接合部の延性降伏に限定されると考えていました。1994 年のノースリッジ地震で建物が受けた損傷を観察すると、意図された動作に反して、多くの場合、接合部内で非常に低いレベルの塑性要求で脆性破壊が発生していることが示されました。 1994 年 9 月、SAC ジョイント ベンチャー、AISC、AISI、NIST は、さまざまな参加者の取り組みを調整し、問題の体系的な調査と解決の基盤を築くために、ロサンゼルスで国際ワークショップを共同で開催しました。1995 年 9 月、SAC ジョイント ベンチャーは、SAC スチール プロジェクトのフェーズ II を実施するために FEMA と契約を結びました。フェーズ II では、SAC は、さまざまな構成のモーメント抵抗スチール フレームと接続のパフォーマンスに関する広範な問題に焦点を当てた研究を継続し、最終的な目標はスチール構造の耐震設計基準を開発することでした。これらの研究の結果、1994 年のノースリッジ地震以前にスチール モーメント フレーム構造で採用されていた一般的なモーメント抵抗接続の詳細には、本質的に脆性破壊を起こしやすいいくつかの特徴があったことがわかっています。^[31]

木造建築物の床は、通常、梁と呼ばれる比較的深いスパンの木材の上に構築され、斜めの木製板材または合板で覆われて下地を形成し、その上に仕上げ床面が敷かれます。多くの構造では、これらはすべて同じ方向に揃えられています。梁が横に倒れるのを防ぐために、各端にブロッキングが使用され、さらに剛性を高めるために、梁のスパンの 1 つ以上のポイントでブロッキングまたは斜めの木製または金属製のブレースが梁の間に配置される場合があります。外縁では、一般的に単一の深さのブロッキングと周囲の梁が全体的に使用されます。

ブロッキングや釘打ちが不十分な場合、建物にかかるせん断力によって各梁が平らになる可能性があります。この位置では、梁は元の強度のほとんどを失っており、構造がさらに崩壊する可能性があります。改修の一環として、特に建物の外縁でブロッキングを二重にすることができます。床ダイヤフラム上に建てられた周囲の壁の敷居プレートの間に追加の釘を追加することが適切な場合もありますが、これには、内部の漆喰または外部のサイディングを取り除いて敷居プレートを露出させる必要があります。敷居プレートはかなり古くて乾燥している可能性があり、頑丈な釘を使用しなければならないため、割れを防ぐために古い木材に釘用の穴を事前に開けておく必要がある場合があります。この目的で壁を開ける場合は、基礎に開けた穴にエポキシセメントで接着した特殊なコネクタとボルトを使用して、垂直の壁要素を基礎に固定することも適切な場合があります。

外周またはスラブ基礎の上に建てられた 1 階建てまたは 2 階建ての木造住宅は、地震に対して比較的安全ですが、1950 年以前に建てられた多くの建物では、コンクリート基礎と床ダイヤフラム (外周基礎) またはスタッドウォール (スラブ基礎) の間にある敷居プレートが十分にボルトで固定されていない可能性があります。さらに、古い取り付け部分 (十分な耐腐食処理が施されていない) は、腐食して弱くなっている場合があります。横からの衝撃により、建物が基礎またはスラブから完全に滑り落ちる可能性があります。

こうした建物は、緩やかな傾斜地に建設される場合は特に、「クリップル ウォール」またはピンアップと呼ばれる低いスタッド ウォールを介して周囲の基礎に接続されたプラットフォーム上に建てられることが多い。この低い壁構造自体がせん断で破損したり、コーナーでの接続で破損したりして、建物が斜めに移動し、低い壁が崩壊することがある。ピンアップの破損の可能性は、コーナーがせん断に対して十分に補強され、せん断パネルがコーナー ポストを介して互いにしっかりと接続されていることを確認することで軽減できる。これには、構造グレードのシート合板が必要であり、腐食耐性処理が施されていることが多い。このグレードの合板は、内部の未充填の節がなく、一般的な合板よりも多くの薄い層で作られている。地震に耐えるように設計された新しい建物では、通常、OSB (配向性ストランド ボード) が使用され、パネル間の接合部が金属である場合や、性能を高めるためにしっかりと取り付けられたスタッコカバーが使用されている場合がある。多くの現代の集合住宅、特に膨張性（粘土質）土壌の上に建てられた住宅では、建物は単一の比較的厚いモノリシック スラブの上に建てられ、スラブが固まった後に高張力ロッドによって一体化されます。この後応力により、コンクリートは圧縮状態になります。この状態では、コンクリートは曲げに対して非常に強くなり、劣悪な土壌条件でもひび割れが発生しません。

古い低コストの建物の中には、浅いピットにテーパードコンクリートのパイロンを設置して高架にしているものがあります。これは、既存の建物に屋外デッキを取り付けるためによく使用される方法です。この方法は、特に熱帯の湿った土壌の状況で見られます。これは、家の下が乾燥した換気された空間になるためです。また、極北の永久凍土（凍った泥）の状況では、建物の暖かさが地面の不安定化を防ぐためです。地震の際には、パイロンが倒れて、建物が地面に落ちることがあります。この問題は、深く掘った穴に現場打ちの鉄筋パイロンを入れ、建物の角の床パネルに固定することで克服できます。別の方法としては、パイロンの間に十分な斜めのブレースやコンクリートせん断壁の部分を追加することです。

鉄筋コンクリート柱には通常、リング状に配置された直径の大きい垂直鉄筋（鉄筋）があり、その周囲を軽量の鉄筋のフープが囲んでいます。地震による破損を分析すると、弱点は垂直鉄筋ではなく、フープの強度と数量の不足にあることが判明しました。フープの完全性が損なわれると、垂直鉄筋が外側に曲がり、中央のコンクリート柱に圧力がかかります。するとコンクリートは周囲の鉄筋に拘束されなくなり、簡単に小さな破片に砕け散ります。新築では、フープのような構造がより多く使用されています。

簡単な改修方法の 1 つは、鋼板を 1 つの円筒状に形成して溶接したジャケットで柱を囲むことです。ジャケットと柱の間の空間にコンクリートを充填します。このプロセスはグラウトと呼ばれます。土壌または構造条件によりこのような追加変更が必要な場合は、柱のベース近くに追加の杭を打ち込み、杭と鉄塔を連結するコンクリート パッドを地表レベルまたはそれより下で製造します。示されている例では、予想される条件に対して十分な耐震性を得るためにすべての柱を変更する必要はありませんでした (この場所はヘイワード断層帯から約 1 マイルのところにあります)。

コンクリート壁は、高架道路の盛土と高架構造の間の移行部でよく使用されます。この壁は、土壌を保持してより短いスパンの使用を可能にするだけでなく、スパンの重量を未撹乱の土壌にある基礎に直接伝達するために使用されます。これらの壁が不十分な場合、地震によって誘発された地盤運動のストレスで崩壊する可能性があります。

改修方法の 1 つは、壁の表面に多数の穴を開け、短いL字型の鉄筋をエポキシ 接着剤で各穴の表面に取り付けることです。次に、追加の垂直および水平の鉄筋を新しい要素に固定し、型枠を組み立てて、追加のコンクリート層を流し込みます。この変更は、掘削した溝に追加のフーチングを追加したり、境界壁のスパンを確保するための追加のサポート レジャーやタイバックと組み合わせることもできます。

石造建築物では、レンガ造りの建物構造はガラス繊維と適切な樹脂 (エポキシまたはポリエステル) のコーティングで強化されています。下層階では露出面全体にコーティングが施される場合がありますが、上層階では窓やドアの開口部周辺の狭い領域に限定される場合があります。このコーティングにより、コーティングを施した側から壁が曲がらないように壁を強化する引張強度が得られます。建物全体を効率的に保護するには、処理する適切な場所を決定するための広範な分析とエンジニアリングが必要です。

鉄筋コンクリートの建物では、石積みの充填壁は非構造要素とみなされますが、充填壁が損傷すると、多額の修理費用が発生し、構造物の挙動が変化し、前述の軟弱層や梁柱接合部のせん断破壊につながることもあります。面内および面外のメカニズムによる充填パネルの局所的な破損だけでなく、それらの組み合わせによっても、突然の容量低下につながり、構造物の全体的な脆性破壊を引き起こす可能性があります。低強度の地震でも、充填フレームの損傷は大きな経済的損失と人命の損失につながる可能性があります。^[32]

石積み充填材の損傷や破損を防ぐため、典型的な改修戦略は充填材を強化し、フレームとの適切な接続を確保することを目指しています。石積み充填材の改修技術の例としては、鉄筋プラスター、^{[33] [34]} エンジニアリングセメント系複合材、^{[35] [36]}薄層繊維強化ポリマー（FRP）、^{[37] [38]}および最近では繊維強化モルタル（TRM）などがあります。^{[39] [40]}

湿ったまたは固めが不十分な沖積土が、その下の堅い材料に対して「ビーチのような」構造で接している場合、傾斜したビーチに水波が当たるのと同じように、沖積土を伝わる地震波が増幅されることがあります。このような特殊な状況では、重力の 2 倍に達する垂直加速度が測定されています。建物がしっかりと埋め込まれた基礎に固定されていない場合、建物が基礎から（または基礎とともに）空中に押し上げられる可能性があり、通常は着地時に深刻な損傷を伴います。基礎がしっかりしていても、上層階や屋根構造などの高い部分、または天蓋やポーチなどの付属構造が主要構造から外れる可能性があります。

現代の耐震構造における優れた慣行では、未加工または人工の土壌から基礎、敷居板、垂直スタッド、各フロアを通り屋根構造まで続くプレート キャップまで、建物のすべてのコンポーネントにわたって垂直接続が良好であることが求められています。基礎と敷居板の上の接続は通常、スチール ストラップまたはシート スタンピングを使用して行われ、特殊な硬化高せん断強度釘を使用して木製メンバーに釘付けされ、重い角度のスタンピングは貫通ボルトで固定され、引き抜き防止のために大きなワッシャーが使用されます。既存の構造で敷居板と基礎の間に不適切なボルトが設けられている場合 (または腐食の可能性があるため信頼できない場合)、特殊なクランプ プレートが追加されることがあります。各クランプ プレートは、コンクリートの露出面にドリルで開けた穴に挿入された拡張ボルトを使用して基礎に固定されます。その後、他のメンバーを追加の取り付け具で敷居板に固定する必要があります。

最も困難な改修の 1 つは、土壌崩壊による被害を防ぐために必要な改修です。土壌崩壊は、斜面、斜面崩壊または地滑り、または水で飽和した砂や泥の液状化による平坦なエリアで発生する可能性があります。一般的に、深い杭は安定した土壌 (通常は硬い泥または砂) またはその下の岩盤に打ち込むか、斜面を安定させる必要があります。以前の地滑りの上に建てられた建物の場合、大規模で深い地滑りを安定させることは現実的ではないため、改修の実用性は経済的要因によって制限される可能性があります。地滑りや土壌崩壊の可能性は季節要因によっても左右される可能性があり、土壌は乾季の初めよりも雨季の初めの方が安定している可能性があります。このような「2 シーズン」の地中海性気候は、カリフォルニア全体で見られます。

場合によっては、最も効果的な方法は、水路やパイプを捕捉してバイパスすることで、より高い安定した標高からの水流入を減らし、水平方向の多孔管を挿入して直接浸透した水と地下水源からの水を排水することです。カリフォルニアには、歴史的には移動していないが、（水で飽和し、地震で揺れた場合）大量に移動して、郊外の開発地域全体を新しい場所に運ぶ可能性が高い、古い地滑りの上に大規模な開発が行われている場所が数多くあります。最も現代的な住宅構造（ポストテンションケーブルで補強されたモノリシックコンクリート基礎スラブにしっかりと固定されている）は、そのような移動をほぼ無傷で乗り越えるかもしれませんが、建物はもはや適切な場所にはありません。

建物への天然ガスやプロパンガスの供給パイプは、地震の際や地震後に特に危険となることがよくあります。建物が基礎からずれたり、壁の崩落により倒壊した場合、建物内でガスを輸送するダクタイル鋳鉄管が、通常はねじ継ぎ目の場所で破損することがあります。その場合、ガスは高圧ラインから圧力調整器に供給され、大量のガスが流れ続ける可能性があります。その場合、点火したパイロット ライトやアーク放電した電気接続などの近くの発生源によってガスが発火する可能性があります。

地震後にガスの流れを自動的に抑制する方法は主に 2 つあり、レギュレーターの低圧側、通常はガスメーターの下流に設置されます。

• ケージに入れられた金属ボールをオリフィスの端に配置することができます。地震の衝撃を受けると、ボールはオリフィスに転がり込み、ガスの流れを防ぐためにオリフィスを密閉します。ボールは後で外部磁石を使用してリセットできます。この装置は地面の動きにのみ反応します。
• 流量感知装置は、ガスの流量が設定されたしきい値を超えた場合にバルブを閉じるために使用できます (電気回路ブレーカーと非常によく似ています)。この装置は地震の動きとは無関係に動作しますが、地震によって引き起こされる可能性のある小さな漏れには反応しません。

最も安全な構成は、これらのデバイスをそれぞれ 1 つずつ直列に使用することであると思われます。

トンネルが滑りやすい断層を貫通しない限り、トンネルにとって最大の危険は入口を塞ぐ地滑りです。入口の周囲に追加の保護を施して落下物を迂回させるか (雪崩を迂回させるのと同様に)、トンネル上部の斜面を何らかの方法で安定化させる場合があります。小～中サイズの岩や玉石のみが落下すると予想される場合は、斜面全体を金網で覆い、金属棒で斜面に固定します。これは、適切な条件がある場合に高速道路の切通しによく行われる変更でもあります。

水中トンネルの安全性は、トンネル建設時の土壌条件、使用される材料と補強材、予想される最大地震、およびその他の要因に大きく依存しており、その一部は現在の知識では不明のままである可​​能性があります。

構造的、地震的、経済的、政治的に特に興味深いチューブは、BART（ベイエリア高速輸送システム）のベイ間横断トンネルです。このチューブは、革新的なプロセスによってサンフランシスコ湾の底に建設されました。柔らかい湾の泥にシールドを押し込むのではなく、チューブは陸上でセクションごとに建設されました。各セクションは、円形断面の2つの内側の列車トンネル、長方形断面の中央アクセストンネル、および3つの内側のチューブを囲む外側の楕円形のシェルで構成されていました。中間のスペースはコンクリートで埋められました。湾の底に溝が掘られ、チューブセクションを受け入れるための砕石の平らなベッドが用意されました。次に、セクションを所定の場所に浮かべて沈め、ボルトで接続して、以前に配置されたセクションと結合しました。次に、チューブを押さえるためにオーバーフィルがチューブの上に配置されました。サンフランシスコからオークランドまでが完成すると、線路と電気部品が設置されました。大地震の際にチューブが予測される反応は、ゼラチンデザートのボウルに入った（茹でた）スパゲッティの糸の反応に例えられました。両端の差動運動によるチューブへの過度の応力を避けるため、ランドマークであるフェリービルディングの下のサンフランシスコのターミナルにスライディングスリップジョイントが組み込まれました。

建設コンソーシアム PBTB (パーソンズ・ブリンカーホフ・チューダー・ベクテル) のエンジニアは、当時入手可能な最良の地盤運動推定値を使用しましたが、現代の計算解析法と地質工学の知識では不十分であることがわかっています。チューブの予期せぬ沈下により、破損せずに許容できる滑り量が減少しました。これらの要因により、この地域で起こり得る (おそらく起こり得る) 大地震でチューブが耐えられるよう、滑り継ぎ目が短すぎる設計になってしまいました。この欠陥を修正するには、滑り継ぎ目を延長して動きを増やさなければなりませんが、この変更は費用がかかり、技術的にもロジスティック的にも困難になると予想されます。BART チューブのその他の改修には、チューブのオーバーフィルの液化を防ぐためにチューブのオーバーフィルを振動で固める作業が含まれており、これは現在完了しています。(オーバーフィルが破損すると、チューブの一部が底から浮上する危険があり、セクション接続が破損する可能性があります。)

橋にはいくつかの故障モードがあります。

多くの短い橋のスパンは、一方の端が静的に固定され、もう一方の端がロッカーに取り付けられています。このロッカーは、温度変化に応じて橋のスパンが伸縮できるようにしながら、垂直方向と横方向のサポートを提供します。スパンの長さの変化は、櫛状の伸縮継手によって道路の隙間に適応します。激しい地面の動きの間に、ロッカーがトラックから飛び出したり、設計限界を超えて移動したりすることがあり、その結果、橋が静止点から外れ、位置がずれるか完全に破損します。動きを制限するには、梁に摩擦クランプされ、極度のストレス下でスライドするように設計された、延性または高強度鋼の拘束具を追加します。これにより、アンカーに対する動きを制限できます。

吊橋は地震に反応して、突風応答用に設計されたものを超える左右の動きをすることがあります。このような動きは、路面の断片化、ベアリングの損傷、および部品の塑性変形や破損を引き起こす可能性があります。油圧ダンパーやクランプ式スライド接続などの装置や、追加の斜め補強を追加する場合があります。

格子梁は、平らなストラップまたはアングル材の十字格子で接続された 2 本の「I」ビームで構成されています。開いた格子をプレート メンバーに置き換えることで、格子梁を大幅に強化できます。これは通常、ホットリベットをボルトに置き換えることと合わせて行われます。

昔の構造の多くは、あらかじめ開けた穴に真っ赤に熱したリベットを挿入して作られました。次に、柔らかいリベットを、片側をエア ハンマーで、ヘッド エンドをバッキング バーで打ち付けます。これらはゆっくりと冷却されるため、焼きなましされた(柔らかい) 状態のままになりますが、プレートは製造中に熱間圧延され、焼き入れされているため、比較的硬いままです。極度のストレスを受けると、硬いプレートが柔らかいリベットを切断し、接合部が破損することがあります。

解決策は、酸素トーチで各リベットを焼き切ることです。次に、リーマで正確な直径に穴をあけます。ヘッド、リーマ穴に合うシャフト、ねじ端からなる特殊なロケータボルトを挿入してナットで固定し、レンチで締めます。ボルトは適切な高強度合金で形成され、熱処理もされているため、高温リベットに典型的な塑性剪断破壊や、通常のボルトに見られる脆性破壊は発生しません。部分的な破損は、ボルトで固定された金属の塑性流動によって発生します。適切なエンジニアリングにより、このような破損は壊滅的なものにはなりません。

高架道路は、通常、橋のようなセグメントで接続された高架土盛り土セクション上に建設され、垂直の柱で支えられることがよくあります。橋の終端で土壌が崩壊すると、橋が道路の残りの部分から切り離され、壊れることがあります。これに対する改修は、支持壁に補強を追加するか、両端の端に隣接する深いケーソンを追加して、橋の下の支持梁で接続することです。

もう 1 つの破損は、各端の盛土が (共振効果により) 総体として反対方向に動くときに発生します。高架道路の基礎棚が不十分な場合、高架道路は落下する可能性があります。高架道路を片側または両側のフッティングに取り付けるために、追加の棚と延性ステーが追加されることがあります。ステーは、梁に固定するのではなく、梁にクランプで固定することができます。中程度の荷重がかかっている場合、ステーは高架道路をギャップの中央に維持するため、片側の基礎棚から滑り落ちる可能性が低くなります。固定端が壊れるのではなく滑る能力があるため、構造物がフッティング上に留まることができなくなっても、構造物が完全に落下することはありません。

道路の大部分は、垂直の柱以外地面との接続がない高架橋のみで構成されている場合があります。コンクリート柱を使用する場合、詳細設計が重要です。典型的な破損は、土壌接続の失敗または鉄筋の円筒状の巻き付け不足により、柱列が倒れることです。両方の破損は、1995年の阪神大震災で見られ、中央で1列の大きな柱で支えられていた高架橋全体が片側に倒れました。このような柱は、基礎パッドまで掘削し、追加の杭を打ち、柱の横または柱内に鉄筋でしっかりと接続された新しい大きなパッドを追加することで補強されます。巻き付け鉄筋が不十分な柱は破裂しやすく、破裂箇所でヒンジができるため、上記のように、溶接鋼板の円形または楕円形のジャケットで完全に覆い、グラウトを充填することができます。

高架橋は、構成要素間の接続部で破損することがあります。これは、ロマ・プリエタ地震の際にカリフォルニア州オークランドのサイプレス・フリーウェイで発生した破損で確認されています。この高架橋は 2 層構造で、柱の上部が下部を支える下部としっかりと接続されていませんでした。このため、上部デッキが下部デッキの上に崩れ落ちました。このような弱い接続部には、追加の外部被覆が必要です。これには、外部の鋼鉄構成要素を介するか、完全に鉄筋コンクリートで被覆するかのいずれかがあり、多くの場合、多数のドリル穴に接着されたスタブ接続が (エポキシ接着剤を使用して) 使用されます。次に、これらのスタブを追加のラッピングに接続し、外部の型枠 (一時的または永続的) を組み立てて、その空間に追加のコンクリートを流し込みます。サイプレス高架橋のような大規模な接続構造も、動的コンピューター シミュレーションを使用して全体を適切に分析する必要があります。

地震による被害のほとんどは、横方向の力によって生じます。土台を基礎にボルトで固定したり、壁を補強するために合板を貼ったりすることは、地震活動の影響を軽減するために住宅所有者が木造住宅構造に適用できる基本的な改修技術です。サン レアンドロ市は、次のパンフレットに概要が示されているように、これらの手順のガイドラインを作成しました。既存の建物の改修と保存には、一般の認識と自発性が重要であり、ベイエリア政府協会などの取り組みは、地震活動が活発なコミュニティに情報リソースを提供する上で役立ちます。

北米の住宅のほとんどは木造です。木材は軽量で石造よりも柔軟性があるため、耐震構造に最適な材料の 1 つです。木材は扱いやすく、鋼鉄、石造、コンクリートよりも安価です。古い住宅で最も大きな弱点は、木造壁から基礎への接続と、比較的弱い「クリップル ウォール」です。(クリップル ウォールとは、上げ底のある住宅で基礎の上から最下階まで伸びる短い木製の壁のことです。) 木造構造の土台から基礎への接続を追加することは、ほとんどの場合、耐震改修の重要な部分です。クリップル ウォールのある住宅では、横方向の力に耐えられるようにクリップル ウォールを補強することが不可欠です。補強は通常、合板で行われます。配向性ストランド ボード (OSB) は合板ほど一貫して機能しないため、改修設計者や設置者には好まれません。

古い木造建築物の改修方法には、次のような方法や、ここでは説明していない他の方法があります。

• 壁の最も下のプレートレール (北米では通常「マッドシル」または「基礎シル」と呼ばれます) は、連続した基礎にボルトで固定されるか、または横方向の力に耐えられるように基礎にボルトで固定された剛性金属コネクタで固定されます。
• 不完全な壁は合板で補強されています。
• 選択された垂直要素 (通常は合板壁補強パネルの端にある支柱) が基礎に接続されます。これらの接続は、補強壁の上部で前後の力がかかったときに補強壁が上下に揺れるのを防ぐためのものであり、壁または家が基礎から「飛び出す」のを防ぐためのものではありません (これはほとんど発生しません)。
• 「プラットフォーム フレーミング」(「東洋」またはバルーン フレーミングとは異なり、下層階の上部ダイアフラム上に壁が徐々に建てられる「西洋」スタイルの建築とも呼ばれる) を使用する 2 階建ての建物では、上層壁は張力要素によって下層壁に接続されます。場合によっては、接続が垂直方向に延長され、特定の屋根要素を保持することもあります。この種の強化は、通常、得られる強度の点で非常にコストがかかります。
• 垂直の柱は、支えている梁やその他の部材に固定されます。これは、支えがなくなると建物の一部が崩壊する恐れがある場合に特に重要です。柱と梁の接続部は、かなりの左右の力に耐えることができません。柱と梁の接続部を補強するよりも、建物の周囲を強化すること (支柱壁を補強し、基礎と木枠の接続部を補強する) の方がはるかに重要です。

構造が適切に設計されていれば、木造建築は石造建築と組み合わせると効率的です。トルコでは、伝統的な家屋（バグダディ）がこの技術で建てられています。エルサルバドルでは、住宅建築に木材と竹が使用されています。

パキスタン、イラン、中国などの発展途上国の多くの地域では、無補強または場合によっては補強された石造建築が、田舎の住宅や住居の建築物の主流となっています。石造建築は 20 世紀初頭にも一般的な建築形式でした。このことは、危険にさらされている石造建築物の相当数が重要な遺産価値を持つことを意味しています。補強されていない石造壁は特に危険です。このような構造物は改修するよりも交換する方が適切かもしれませんが、中規模の構造物で壁が主な荷重支持要素である場合は、適切に補強することができます。床と天井の梁が壁にしっかりと取り付けられていることが特に重要です。鋼鉄または鉄筋コンクリートの形で追加の垂直支持が加えられる場合があります。

米国西部では、石積みとみなされているものの多くは、実際にはレンガや石のベニヤ板です。現在の建築規則では、垂直構造要素に固定された金属ストラップで構成されるタイバックの必要量を規定しています。これらのストラップはモルタル層まで伸び、ベニヤ板を主要構造に固定します。古い構造では、地震に対する安全性を十分に確保できない場合があります。家の内部で固定が弱いベニヤ板 (床から天井まで暖炉に面して使用されることもあります) は、居住者にとって特に危険です。古い石積み煙突は、屋根の上に垂直にかなり伸びている場合も危険です。屋根のラインで破損しやすく、大きな破片となって家の中に落ちてくる可能性があります。改修のために、追加のサポートを追加することもできますが、既存の石積み煙突を現代の設計基準に適合するように強化するには、非常に費用がかかります。延長部分を単に取り外して、より軽い材料に交換し、煙突タイルの代わりに特殊な金属煙突を使用し、石積みの代わりに木製の構造を使用するのが最善です。非常に薄いベニヤ板（タイルに似ているが、レンガのような外観）を使用することで、既存のレンガ造りの壁と調和させることができます。

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• ニュージーランドの改修ソリューション – ニュージーランドの改修ソリューション – 耐震改修に特化した研究グループ。連絡先と出版物が利用可能です。
• ABAG 住宅地震安全ツールキットABAG (ベイエリア政府協会) の Web サイトには、多くの貴重な情報とインタラクティブな分析ツールが含まれています。サンフランシスコ ベイエリア内に住んでいなくても、お住まいの地域で予想される揺れ指数を知っているか、最悪の場合の揺れ指数を合理的に推定できる場合は、付属の住宅安全評価クイズを使用できます。 家具の固定など、あらゆるレベルの地震活動に一般的に適用されるその他のセクションもあります。これは、地震活動の影響を受ける地域の居住者にとって特に貴重な参考資料です。
• 住宅の耐震改修のための標準設計計画セットも ABAG から提供されており、これらには地元の建築当局による追加の承認が必要になります。
• いくつかの構造改修とさまざまな天然ガス安全遮断装置の比較を含む詳細な記事: 住宅所有者のための地震安全ガイド ( BYU )
• ブリティッシュコロンビア大学（カナダ、バンクーバー）のインフラリスク研究プロジェクト
• サン レアンドロ市があなたの家の強化にどのように役立つか...住宅所有者が実行できる簡単な住宅構造の改善を説明したカリフォルニア州サン レアンドロのパンフレット。
• 耐震改修ハンドブック
• FEMA 耐震改修費用計算機
• 建築環境の性能（ロマ・プリエタ地震）、米国地質調査所専門論文 1152–A
• 基準の引き上げ：ベイブリッジの新しい東スパンのエンジニアリングは、地震活動が活発な地震地帯での大規模な橋梁建設とエンジニアリング技術に焦点を当てています