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終局耐力とは？1分でわかる意味、求め方、降伏耐力との違い、鉄骨、鉄筋コンクリートの値

この記事の要点

終局耐力とは、終局時の部材の耐力です。

終局時とは、建物が崩壊するとき状態をいいます。

この記事では、終局耐力とは何か、終局耐力はどう求めるのか、降伏耐力とどう違うのかを整理します。

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終局耐力とは、終局時の部材の耐力です。

タップできる目次

終局耐力とは？
終局耐力の求め方

終局時とは、建物が崩壊するとき状態をいいます。

ここでは、単に「崩壊」と書きますが、建物がバラバラに崩れる意味ではなく、層間変形角に達すること、部材の脆性破壊などの規準があります。

今回は、終局耐力の意味、求め方、降伏耐力との違い、鉄骨、鉄筋コンクリート部材の値について説明します。

※終局時の曲げ耐力は、下記の記事が参考になります。

曲げ降伏とは？1分でわかる意味、せん断破壊との関係、終局曲げ耐力

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終局耐力とは？

終局耐力とは、建物が崩壊するときの部材の耐力です。

「崩壊」と書くと、建物がバラバラに崩れることを想像される方が多いですが、違います。

建築物が崩壊形に達した状態とは、塑性ヒンジが各部材に発生し、所定の層間変形角に達すること、部材に脆性破壊が生じること、などです（詳細は省きます）。

建築物の崩壊形は、下記の記事が参考になります。

崩壊形とは？全体崩壊形・部分崩壊形の判定方法と塑性ヒンジ形成の違い

建築物が崩れては大問題なので、建物の耐力は終局耐力を上回っている必要があります。では、「建物の耐力をどう評価するのか」という答えの１つが、「保有水平耐力計算」です。※保有水平耐力計算は下記の記事が参考になります。

保有水平耐力とは？意味・計算・必要保有水平耐力との違い

必要保有水平耐力とは？算定式Qun=Ds×Fes×Qud・Ds・Fesの意味

保有水平耐力計算では、各部材の終局耐力を計算します。終局耐力の計算は、鉄骨部材、鉄筋コンクリート部材で違います。

終局耐力の求め方

終局耐力の求め方は、鉄骨部材と鉄筋コンクリート部材で違います。下記に整理しました。

鉄骨

鉄骨部材の終局耐力として、全塑性モーメントがあります。求め方は下記です。

Mu＝1.1×σy×Zp

Muは鉄骨部材の終局耐力、σyは降伏強度、Zpは塑性断面係数です。※塑性断面係数は、下記の記事が参考になります。

塑性断面係数と全塑性モーメント

鉄筋コンクリート

鉄筋コンクリート部材の終局耐力の計算は、少し複雑です。終局耐力せん断耐力の計算式は、特に複雑なので省略します。

Mu＝0.9×σy×at×d

σyは鉄筋の降伏強度、atは引張鉄筋の総断面積、dは部材の有効せいです。なお、鉄筋の降伏強度は1.1倍できます。

終局耐力と降伏耐力の違い

終局耐力と降伏耐力は概ね同じ意味ですが、鉄骨と鉄筋コンクリートで使い方が違います。鉄筋コンクリート部材の場合、終局耐力と降伏耐力の意味を使い分けていません。

一方、鉄骨部材では終局耐力と降伏耐力に、下記の違いがあります。

終局耐力　⇒　全塑性モーメントのこと。Mu＝1.1×σy×Zp

降伏耐力　⇒　塑性モーメントのこと。My=σy×Z

Muは鉄骨部材の終局耐力、σyは降伏強度、Zpは塑性断面係数です。なお、JIS規格の鋼材は、終局時には降伏強度を1.1倍できます。Myは塑性モーメント、σyは降伏強度、Zは断面係数です。

※塑性断面係数と断面係数の違いは、下記が参考になります。

塑性断面係数と全塑性モーメント

断面係数とは

終局耐力の種類

終局耐力には、下記の種類があります。

終局曲げモーメント

終局せん断耐力

鉄筋コンクリート部材は、色々な計算式が提案されています。鉄筋コンクリート部材の、終局曲げモーメントの求め方は、下記の記事が参考になります。

曲げ降伏とは？1分でわかる意味、せん断破壊との関係、終局曲げ耐力

終局せん断耐力の式は省略しますが、手計算をすると時間がかかるような複雑な式が提案されています。下記の書籍が参考になります。

建築物の構造関係技術基準解説書〈2015年版〉

せん断耐力の意味は、下記が参考になります。

せん断耐力とは？1分でわかる意味、求め方、コンクリートの式、単位

根拠・参考

建築物の構造関係技術基準解説書

実務では、設計条件・仕様書・適用する規準により確認してください。

混同しやすい用語

終局耐力

建物が崩壊形に達したときの部材の耐力。

保有水平耐力計算で各部材ごとに算定し、必要保有水平耐力と比較する。

降伏耐力

部材が降伏（塑性変形が始まる）したときの耐力。

終局耐力より小さく、鉄骨部材では「1.1×σy×Zp」のような安全係数を含めた終局値と区別される。

許容耐力

長期・短期の許容応力度に基づく耐力。

終局耐力と異なり崩壊状態ではなく、通常の使用・地震時の安全を確認するための耐力値。

項目	降伏耐力	終局耐力
定義	部材が降伏（塑性変形開始）する荷重	部材が崩壊する限界の荷重
設計上の位置づけ	弾性範囲の限界値	保有水平耐力計算の基準
鋼材の場合	降伏点Fy相当	引張強さFu相当
コンクリートの場合	—（明確な降伏点なし）	設計基準強度Fc相当