'06/5/30
弾性範囲を超える変形を許す構造設計
―保有耐力設計―
 目次
吉見 吉昭

 構造部材の応力〜ひずみ関係が直線で,かつ力を減らすと元に戻る場合を“線形弾性”変形と言います。このような弾性範囲に留まれば申し分ありませんが,きわめて稀にしか起らない災害に際しては,経済的な理由によって,人命を守ることさえできれば,建物に,ある程度の永久変形が残ることを覚悟せざるをえません。部材の塑性化まで考慮して,崩壊荷重に相当する耐力を算定し,その耐力に基づいて行う設計を“保有耐力設計”と言います。

 ただし,永久変形を許すとしても,柱の崩壊だけはどうしても避けたいので,梁のほうから先に降伏するようにしておくことが望ましいと言えます。さらに柱が塑性化する場合でも“脆性破壊”を避けるために,コンクリートが圧縮で破壊する前に引張り鉄筋が降伏するように,わざと鉄筋を少なくする“アンダー・リインフォースメント”という方法が使われることもあります。このような問題を解明するためには,実大実験が有効です。
 
 稀な地震にしろ,現実に構造体が被害を受ければ,補修または建替えが必要になりますので,そのための費用をどうするかという問題が起ります。保険で間に合わないとすれば最終的に国家による支援ということになりますが,巨大都市がきわめて強い地震に見舞われると,いずれの方法も破綻しかねません。非常に悩ましい問題です。

 冷戦時代の米国では,原・水爆の爆風に耐える地下壕を設計するために,鉄骨構造物の塑性設計法のマニュアルが作られ,それを成人教育として普及する努力が行われました。