弾性設計法とは？許容応力度設計法との関係・塑性設計との違いをわかりやすく解説

この記事の要点

建築構造設計の基本は「弾性設計」と「塑性設計」の二本立てです。弾性設計法は応力度を降伏点以下に収める設計で、許容応力度設計法として日常の実務に組み込まれています。「弾性ってどういう状態？」から理解すると、設計の考え方全体がすっきりします。

このページでは弾性設計法の定義・読み方・許容応力度設計法との関係、塑性設計との比較を解説します。

弾性設計法とは、材料の弾性範囲内に部材の応力度を抑える設計法です。長期荷重、短期荷重に対して、応力度を弾性範囲内に抑えます。

この記事では、弾性設計法とは何かを整理します。

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弾性設計法（だんせいせっけいほう）とは、材料の弾性範囲内に部材の応力度（応力）を抑える設計法です。

今回は、弾性設計法の意味、読み方、許容応力度設計法、塑性と弾性の関係について説明します。

材料の弾性、塑性の性質は、構造計算で重要な考え方です。

下記の記事も是非参考にしてください。

弾性とは？塑性との違い・例（ゴム・鋼材）・降伏点との関係を解説

塑性とは？意味・弾性との違い・塑性化・靭性・延性をわかりやすく解説

弾性設計法とは？

弾性設計法とは、材料の弾性範囲内に部材の応力度を抑える設計法です。長期荷重、短期荷重に対して、応力度を弾性範囲内に抑えます。長期荷重に対しては、降伏時の許容応力度（短期許容応力度）を低減した許容応力度を用いて設計します。

部材の応力が材料の弾性範囲内であれば、大きな損傷は無いです。例えば、地震による応力が材料の弾性範囲内の時、地震力が取り除かれた後、建物は普通に使えます。

日本では、建物の構造計算を下記の２段階で行います。

許容応力度設計法（弾性設計法）

保有水平耐力計算（塑性設計法）

１つは、弾性設計法です。

許容応力度設計法ともいいます。

保有水平耐力計算に比べて、計算が簡便です。

重ね合わせの原理が適用できる点も便利です。

色々な荷重が作用しても、それらを１つ毎のケースとして扱い、後で応力を足し合わせて解が求められます。

重ね合わせの原理は、下記が参考になります。

重ね合わせの原理とは？意味・不静定梁でのたわみ計算と適用条件（線形弾性の前提）

弾性設計法は、全ての建物に適用される構造計算の手法です。是非理解しましょう。下記が参考になります。

許容応力度計算が簡単にわかる、たった3つのポイント

材料の塑性化を利用した設計法が、保有水平耐力計算です。詳細は、下記が参考になります。

保有水平耐力とは？意味・計算・必要保有水平耐力との違い

弾性設計法の読み方

弾性設計法は「だんせいせっけいほう」と読みます。関係用語の読み方は、下記です。

許容応力度設計法　⇒　きょようおうりょくどせっけいほう

保有水平耐力計算　⇒　ほゆうすいへいたいりょくけいさん

弾性　⇒　だんせい

塑性　⇒　そせい

弾性設計法と許容応力度設計法の関係

弾性設計法と許容応力度設計法は、同じ意味です。ただし、許容応力度設計法（許容応力度計算）ということが多いです。詳細は、下記が参考になります。

許容応力度計算が簡単にわかる、たった3つのポイント

弾性設計法と弾性、塑性の関係

弾性設計法を理解するには、まず弾性の意味を理解しましょう。弾性とは、「力を加えると変形するが、力を取り除くと変形も無くなる（元の状態に戻る）」性質です。弾性の意味を理解した後は、塑性の勉強をしましょう。詳細は、下記が参考になります。

弾性とは？塑性との違い・例（ゴム・鋼材）・降伏点との関係を解説

塑性とは？意味・弾性との違い・塑性化・靭性・延性をわかりやすく解説

混同しやすい用語

材料強度

材料強度（F値）は破壊時の基準値で、許容応力度はそれに安全率を考慮した設計上限値です。

設計では応力度が許容応力度以下であることを確認します。

設計基準強度

設計基準強度はコンクリートの圧縮強度を示すFcで、許容応力度はこれをもとに安全率を考慮して算出します。

弾性設計法を整理した表を示します。

項目	内容	備考
定義	部材の応力度を材料の弾性範囲内に抑える設計法	許容応力度設計法とも呼ぶ
対象荷重	長期荷重・短期荷重	各許容応力度以下に収める
関連計算	保有水平耐力計算（塑性設計法）と組み合わせて使用	重ね合わせの原理が適用可能