Ⅳ建築構造安全性判定手法(断面検証のルール)

<存在応力が許容応力度以下になっていることを検証するための断面検証のルール>

構造体が安全であるかどうかの判断は,外力によって生じる各部の応力を算出して,各部の応力が許容応力度に収まっていることで行います。

これが基本ですが,本当に各部の応力を出して許容応力度と比較するわけではありません。柱・梁部材では,構造解析において線材にモデル化していて許容応力度の検証においても線材のままで検証します。具体には,梁の断面でその外周部が許容応力度に達する時の曲げモーメントを算出してその梁に作用している曲げモーメントが小さければ許容応力度を超えていないと判断します。この手法をここでは「断面検証のルール」と呼んでいます。

これは,

1.作用モーメントを断面係数で除して算出した作用応力と,許容応力度と比較する

2.作用モーメントと,許容応力度に断面係数を乗じた値(部材耐力)とを比較する

ことの違いでしかありませんから,やっていることは同じです。どちらがわかりやすいかというテーマの中で,一般的には,2.で設計されています。上記の1.と2.は,鉄骨梁を想定していますから,断面係数で除するか乗じるかの違いでしかありませんけど,RC梁であれば,コンクリート部と鉄筋部と両方の許容応力度を比較しなければいけませんから,鉄筋およびコンクリートの許容応力度で発揮できる曲げモーメントを算出してから作用モーメントと比較するほうが有利です。

加えて,どちらが便利かという理由だけではなく,「各部の応力を出して許容応力度と比較するとおかしくなる」という理由もあります。鉄筋コンクリート構造では,コンクリートの引張許容応力度は圧縮の1/10ですから,本当にコンクリートの作用応力を計算して引張許容応力度と比べれば,梁の引張側で適合しません。実際には,引張許容応力度を無視する代わりに引張許容応力度を超えていても適合と判断するのです。また,鉄骨H形鋼のせん断力の検証もウェブ中央でのせん断応力が最高になりますから,「各部の応力を出して許容応力度と比較する」のであれば,ウェブ内でのせん断力分布を出してその最高値がせん断許容応力度を超えないことを条件とすべきです。でも,実際には,H形鋼に作用するせん断力をウェブ断面積で除した値をせん断許容応力度と比較します。つまり,ウェブ内の平均せん断力がせん断許容応力度内であれば適合と判断するのです。

こうしたことは,構造力学の理論だけを習得した人には,納得しがたいことなのですが,そのようになっています。断面検証のルールは,「許容応力度を超えていないことのチェックをこのようにやりましょう」というルールでしかありません。理論的に説明できる部分と「平均でいいことにしましょう」みたいな部分とが混在しています。


以下は,その定められたルールを説明します。

〈鉄骨梁材の断面検証〉

〈鉄骨柱材の断面検証〉

鉄骨溶接部の断面検証

〈鉄骨高力ボルト接合部の断面検証〉

〈鉄骨筋交い材の断面検証〉

〈RC梁材の断面検証〉

〈RC柱材の断面検証〉

〈RC壁材の断面検証〉



部材耐力による検証

部材耐力による検証が認められることは,例えば,「2015年版建築物の構造関係技術基準解説書」のP317に書いてあります。

構造設計の関連情報
Ⅰ 構造力学
構造力学(法則・基本的な考え方)
構造力学(解法1)
構造力学(解法2)

トラス構造解法の補足
CMQ算出の仕組み
梁理論の補足

構造力学(力学的な感覚)
Ⅱ 構造躯体として使われる材料の特性
材料力学

モールの応力円とミーゼスの降伏条件

種々の構造材料の品質等
構造材料の許容応力度等

コンクリートの許容応力度等
鉄筋の許容応力度等
鋼材(炭素鋼)の許容応力度等
高力ボルトの許容応力度等
あと施工アンカー1本あたりの許容耐力など(H13告示第1024号による)
形によって決まる許容応力度

Ⅲ 構造の仕様書的規定
構造の仕様書的規定
Ⅳ 建築構造安全性判定手法
建築構造安全性判定手法

構造体をモデル化する手法
構造解析で算出された存在応力を割り増しするルール
既存建物の耐震診断と耐震改修



このページの公開年月日:2016年9月8日