保有水平耐力とは何か？
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保有水平耐力は、建物の安全性を表す値の１つです。今回は保有水平耐力について説明します。
似た用語に、必要保有水平耐力があります。下記が参考になります。
必要保有水平耐力の算定方法と意味がわかる、たった3つのポイント
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保有水平耐力ってなに？
日本の構造設計は、２段階の計算を行っています。１つは許容応力度計算（１次設計）と呼ばれる、部材の許容応力度に対してＯＫかＮＧか確認する作業です。
もう１つは保有耐力計算（２次設計）といって、大地震時の水平力に対して、柱や梁の曲げ降伏、せん断破壊を確認し、建物の「保有する耐力」と、「必要とされる耐力」を比較し、保有する耐力が上回っていることを確認します。
※必要とされる耐力は、必要保有水平耐力といいます。必要保有水平耐力は、下記が参考になります。
必要保有水平耐力の算定方法と意味がわかる、たった３つのポイント
保有水平耐力とは、前述した「建物が保有する耐力」を意味します。例えば、あなたが住んでいるマンションの必要保有水平耐力が5000ｋNだとします。このとき、保有水平耐力は5000ｋN以上でないと、建物は安全とは言えません。よって、
- 保有水平耐力Qu＞必要保有水平耐力Qun
という関係が成り立ちます。
構造計算では、上記を、
- Qu／Qun
として算定し、Qu／Qunが１.00以上であることを確認します。
では、どうやって建物の保有する耐力を求めるのでしょうか。これは裏を返せば、「建物は、どこまで力を作用させれば壊れるのか？」に等しい疑問です。
建物の壊れ方と保有水平耐力
建物の壊れ方で一番好ましくないのは、『せん断破壊』です。なぜなら、せん断破壊は『急にグシャッ！』と壊れてしまいます。１００あった耐力が急に０になることをイメージしてください。一方、曲げ破壊は、どちらかと言えば、じわじわと『ヒンジ』と呼ばれる回転機構を形成して、水平力を保持できなくなります。
※せん断破壊、ヒンジは下記が参考になります。
塑性ヒンジってなに？1分でわかる塑性ヒンジの意味と、建物の靱性
この壊れ方を確認するために、水平力を細かく刻んで、どの部材が先に『降伏』するのか確認します。あるいはせん断破壊を確認します。『せん断破壊』は許されない破壊モードですから、せん断破壊が起きた時点で、その建物は『崩壊した』と考えます。
また、せん断破壊を起こさず、部材に曲げ破壊が起き続けると、部材は水平力は負担せずに、変形だけが進みます。部材のほとんどにヒンジが発生して変形が進みます。建物が変形しすぎるのは危険です。そこで、保有水平耐力を決めるとき、層間変形角を規定することで耐力を決めるのです。
※層間変形角は下記が参考になります。
このとき、柱と梁には応力が作用しています。柱に着目すると、『せん断力』が作用していますね。このせん断力を集計すると、建物全体に作用した水平力が求められます。これが、『保有水平耐力』です。
※建物の壊れ方や、崩壊形に関しては下記も参考になります。
まとめ
今回は保有水平耐力について説明しました。保有水平耐力の意味は簡単、「建物が保有する耐力」です。重要なのは、その耐力を算定する方法と考え方ですね。建物の耐力を決めるために、建物の壊れ方を決めているのだ、と理解しましょう。下記も参考にしてくださいね。
一次設計とは？1分でわかる意味、震度との関係、二次設計との違い
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