学科Ⅳ（構造）
一級建築士 令和2年度 学科Ⅳ（構造） 問13
問題・正答・学習用解説
問題
鉄筋コンクリート構造の許容応力度計算に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。選択肢
正答と解説
正答：（3）
正答の考え方
許容応力度は、設計で材料に認める単位面積当たりの力の上限です。鉄筋コンクリートの柱が曲がると、片側のコンクリートや鉄筋は圧縮され、反対側の鉄筋は引っ張られます。断面全体が安全に使える曲げモーメントは、このどの材料も許容値を超えない範囲で決めます。
（3）は「最大」としている点が誤りで、正しくは各限界に対応する曲げモーメントの「最小」です。例えば同じ軸力の下で、コンクリートの圧縮限界が·、圧縮鉄筋の限界が·、引張鉄筋の限界が·だったとします。·を超えればコンクリートが先に許容値を超えるため、採用できるのは·です。·を選ぶと、残りの材料の限界を無視してしまいます。
これは柱が·で必ず壊れるという意味ではありません。許容応力度計算で守る上限と、最終的に壊れるときの耐力は別です。他の選択肢は、長期と短期のせん断力の評価の違い、太径鉄筋の周囲が割れる付着の問題を扱っています。それぞれ何の限界を防ぐ式かを区別します。
各選択肢の解説
選択肢1
（1）長期とは、建物自重など長く作用する荷重を考える状態です。柱の長期許容せん断力の所定の算定では、帯筋のせん断抵抗を加えず、コンクリート側の許容値で評価します。帯筋が物理的に無意味ということではありません。帯筋には大地震で斜めのひび割れをまたいで抵抗する役割などがあります。長期の算定式に入れないことと、必要な帯筋を省略できることを混同しないでください。
選択肢2
（2）有効せいは圧縮側の端から引張鉄筋の中心までのおおよその距離、せん断スパンは曲げモーメントとせん断力の関係を表す長さです。その比が小さい短い区間では、荷重点から支持部へ斜めに圧縮力を渡す作用が働きやすくなります。梁の短期許容せん断力では、この影響を所定の係数で評価します。ただし割増しには範囲があり、短くすれば無制限に耐力が上がるという意味ではありません。
選択肢3
（3）最大ではなく最小を選びます。柱断面にはコンクリート、圧縮側鉄筋、引張側鉄筋が一緒に存在し、一つでも許容応力度を超えると、その断面の許容条件を満たせません。三つのうち最も大きい曲げモーメントまで使う考え方は、先に限界に達した材料を無視しています。比較は同じ軸力などの条件で行います。別々の軸力条件で得た値を無関係に並べ、最小を採るという手順ではありません。
選択肢4
（4）かぶりは鉄筋表面からコンクリート外面までの厚さです。同じかぶりでも鉄筋が太くなると、径に対する周囲の厚さの割合が小さくなります。太い鉄筋は大きい力を伝えるため、周囲を割り広げる付着割裂への注意が必要です。そこで、太径の異形鉄筋の許容付着応力度を、かぶり厚さと鉄筋径の比に応じて低減する扱いは適切です。鉄筋量が増えたから付着も強くなるとは限りません。
周辺知識
設計値を選ぶ際の「最小」「最大」は、何を比べているかで決まります。耐える能力が複数の破壊条件で制限されるなら、小さい能力が上限です。一方、部材に作用する力を複数の荷重の組合せから選ぶなら、安全確認には厳しい組合せによる大きい作用が必要になります。能力と作用を同じ言葉で覚えないことが大切です。
柱は梁と異なり、上階の重さによる軸方向の圧縮力を同時に受ける点も特徴です。軸力が変わると、曲げたときの圧縮側・引張側の応力分布も変わるため、許容曲げモーメントは断面だけで一定になるとは限りません。圧縮力が増えると曲げに有利な範囲もありますが、さらに増えるとコンクリートの圧縮限界が厳しくなります。
最後に、許容応力度は通常の使用や短期荷重で守る限界、終局耐力は大きく変形して最終的に抵抗できる力です。長期のせん断式、短期のせん断式、終局のせん断式では目的や考慮する効果が異なります。一つの式にない項を、別の式から勝手に足すことはできません。