学科Ⅳ（構造）
一級建築士 令和3年度 学科Ⅳ（構造） 問22
問題・正答・学習用解説
問題
プレストレストコンクリート構造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：（2）
正答の考え方
フルプレストレッシングのⅠ種は、長期設計荷重時にコンクリート断面へ引張応力を生じさせない設計です。「長期許容引張応力度以下まで認める」という（2）の説明は、引張応力を一定範囲で許容するⅡ種に対応する考え方と混同しています。
PC構造では、あらかじめコンクリートへ圧縮を与え、後から荷重で生じる引張りを打ち消します。たとえばある縁で、荷重による引張りが、残っているプレストレス等による圧縮がなら、合計はの圧縮で、引張りはありません。圧縮が2なら合計はの引張りで、これがコンクリートの許容引張値以下でも、Ⅰ種の「引張応力を認めない」という条件とは違います。
長期の評価では、最初に加えた緊張力の全てが残るとは仮定せず、クリープや収縮、PC鋼材の応力低下等による損失を考えます。また不静定架構では、梁の短縮や反りが周辺の柱等に拘束され、追加の応力が生じます。断面内の単純な圧縮と曲げだけでなく、その拘束による応力も含めて、選んだ設計区分を満たすことを確認します。
各選択肢の解説
選択肢1
（1）PC鋼材を緊張すると、梁は圧縮されて短くなるほか、鋼材の配置によって反るように曲がります。不静定架構では柱や隣接部材がその自由な変形を妨げるため、追加の二次応力が生じます。曲げ変形だけでなく軸方向の短縮も考慮する記述は適切です。たとえば梁の両端を柱が拘束すると、短縮しようとする動きが柱を曲げる作用となります。導入するプレストレスの力と、その変形を止める架構側の反力を合わせて評価します。
選択肢2
（2）Ⅰ種のフルプレストレッシングは、長期荷重時に引張応力を生じさせないことを条件とします。コンクリートがひび割れない程度の小さな引張りなら認める、という基準ではありません。記述は引張応力を所定の許容値まで制限するⅡ種の考え方と混同しています。Ⅰ種でもプレストレス導入時や短期荷重時など、別の荷重状態に対する確認があり、全ての時点・全ての外力で引張りが絶対に発生しないという意味には広げないようにします。
選択肢3
（3）圧着接合の目地モルタルは、梁と柱の間で圧縮や摩擦による力を伝えます。地震で接合部が繰り返し回転すると、目地が開閉し、モルタルが損傷して脱落する可能性があります。スターラップ状の曲げ拘束筋やワイヤーメッシュ等で補強し、保持する扱いは適切です。PC鋼材で強く締め付けているから目地は壊れないとはいえません。大きく変形した際にも、力を伝える接触部と周辺材料が必要な機能を保つことを考えます。
選択肢4
（4）PC合成梁では、先に製作したPC部分と、後から打つRC部分が接触する界面で力を受け渡す必要があります。曲げで両部分がずれると一体の大きな断面として働けなくなるため、結合する鉄筋などによって一体性を確保する記述は適切です。PC部分が引張側を、現場打ち部分が残りの断面を担う計画でも、隣り合っているだけでは協力して抵抗できません。界面のせん断、配筋・定着、施工時と完成後の荷重段階を確認します。
周辺知識
PCの設計区分は、長期荷重時の引張応力やひび割れをどこまで認めるかによって区別します。Ⅰ種は引張応力を認めず、Ⅱ種は所定範囲の引張応力を許容し、PRCではひび割れを制御しながら鉄筋とプレストレスを利用する考え方があります。ひび割れがないことと引張応力が0であることは同じではありません。
プレストレス力は、荷重を受ける前に圧縮側へ応力を移しておく働きです。ただし導入直後と長い時間が経った後では力が異なり、施工中と完成後では断面や支え方も変わる場合があります。それぞれの段階で、どの部材にどの荷重が作用するかを整理します。
プレキャスト部材を組み合わせる場合は、目地や接合面が力を伝える場所になります。圧着部の摩擦、界面のせん断、結合鉄筋の定着などが不足すれば、部材単独の強さを一体の構造として利用できません。PC鋼材の緊張力だけでなく、変形の拘束と接合の仕組みまで含めて設計する必要があります。