学科Ⅳ（構造）
一級建築士 令和7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
プレストレスは、荷重が載る前にコンクリートへ導入しておく圧縮力です。コンクリートは引張りに弱いため、先に押し縮めておけば、後から荷重で引っ張られても最初の圧縮を減らす範囲で受け止められます。PC鋼材は、この圧縮を与えるために緊張する高強度の鋼材です。
フルプレストレッシングのⅠ種は、長期設計荷重時に引張応力を生じさせない考え方です。一方、パーシャルプレストレッシングのⅡ種では、所定の範囲の引張応力度を許します。したがってⅡ種を「引張応力が生じないように制限する」と述べた選択肢2は、Ⅰ種との取り違えです。引張応力が少しあることと、直ちに有害なひび割れが生じることも同一ではなく、材料の引張抵抗と規定の制限を踏まえて設計します。
例えば、ある位置へあらかじめ圧縮応力度を与え、荷重による引張方向の応力度がなら、差引きの圧縮が残ります。引張方向がなら、差引きの引張りです。後者のような引張りを全く許さないか、制限して許すかが区分の違いです。必要以上に圧縮を大きくすればよいわけではなく、用途や使用時性能に合う設計条件を選びます。
各選択肢の解説
選択肢1
（1）地震で一時的にひび割れが開いても、緊張したPC鋼材が部材を圧縮する力を保っていれば、荷重が減ったときにひび割れを閉じる方向へ働きます。そのため一般に復元性が高く、残留変形が小さくなる特徴があります。残留変形は地震後に荷重がなくなっても残る傾きやたわみです。ただし、どんな大きな地震でも損傷が0になるという意味ではありません。PC鋼材、定着部、コンクリートが所定の性能を保つ範囲で復元の働きを期待します。
選択肢2
（2）Ⅱ種は、所定の引張応力度を許容する設計です。長期設計荷重時に引張応力を全く生じさせない条件はⅠ種のフルプレストレッシングに対応します。最初に与える圧縮と、荷重が生む引張方向の応力度を足し引きした後の状態を確認します。名称の「プレストレストコンクリート」を見ただけで、常に全断面が圧縮でなければならないと決めてはいけません。要求する使用性能に応じて、引張りやひび割れに関する制限の段階が違います。
選択肢3
（3）アンボンドは、PC鋼材が周囲のコンクリートと付着していない状態です。緊張力は主に端部の定着装置を通じて部材へ伝わるので、付着がある鋼材のように途中の区間から力を受け渡す仕組みを同じようには期待できません。定着などの不具合で主要な力の経路が損なわれても、建物自身の重さなど常時荷重を支えられるよう、バックアップシステムを設けて冗長性を確保します。予備の経路を持つことで、一箇所の不具合が直ちに支持の喪失へつながるのを防ぐ考え方です。
選択肢4
（4）緊張したPC鋼材の大きな力は、端部の支圧板からコンクリートへ集中して伝わります。支圧は限られた接触面で押す作用で、平均応力度は力接触面積です。同じ力なら面積を広げるほど応力度が下がるので、局所的にコンクリートが押しつぶれる支圧破壊を防ぐ方向として適切です。ただし、定着部には力が内部へ広がる過程で割裂方向の力も生じるため、板の面積だけで全てが完結するわけではなく、周囲の補強や端部形状も確認します。
周辺知識
本を何冊か横に並べて両端から強く挟むと、途中を直接支えなくても持ち上げられることがあります。圧縮によって部材同士を締め付け、引張りで離れやすい状態を抑えるという点が、プレストレスの直感に近い例です。PCでは高強度鋼材を引き伸ばし、その元へ戻ろうとする力でコンクリートを圧縮します。
プレテンションは先に鋼材を緊張し、その周りでコンクリートを固めてから鋼材を解放し、付着で圧縮力を伝える方法です。ポストテンションはコンクリートを硬化させた後に鋼材を緊張し、端部で定着する方法です。ポストテンションのうち、鋼材とコンクリートの付着を持たせないものがアンボンドで、緊張の時期と付着の有無は別の分類です。
時間が経つと、コンクリートのクリープや乾燥収縮、PC鋼材のリラクセーションなどによって、有効なプレストレスが減少します。最初の緊張力だけでなく、使用時にどれだけ残るかを評価する必要があります。部材全体ではひび割れを抑える圧縮が有利でも、定着部ではその大きな集中力を安全に広げる設計が不可欠です。