大きな変動軸力が作用する外柱の曲げ耐力および靭性能【建築士試験】
こんにちは！ゼロ所長です。
今日は大きな変動軸力が作用する外柱の曲げ耐力および靭性能について考えるね。
こんな問題が出題されることがある。
地震時に大きな変動軸力が作用する外柱の曲げ耐力および靭性能は、変動軸力が少ない同断面・同一配筋の内柱と同等である。
正解は・・・ ×となるのだけど、なぜだかわかる？
知識ゼロの人が読んだら意味不明の文章だね。
一緒に考えてみよう。
大きな変動軸力が作用する外柱の曲げ耐力および靭性能
地震が起きると、建物に大きな水平力が作用するよね。
建物に水平力が作用するとき、建物の外周部にある柱（外柱）には大きな軸力が作用するんだ。
これを変動軸力というんだ。名前は難しいけど考え方を簡単だよ。
例を示そう。両足で立った状態のあなたを左肩から右肩に向かって押すとする。
すると右足はグッと踏ん張るし、左足は地面から離れて浮いてしまうかもしれないよね。
つまり、右足には圧縮方向の軸力、左足には引張方向の軸力が作用していて、これが変動軸力なんだ。
人間の足は２本だけだから必ず「押す・引く」軸力が作用するよね。
一方、建物は外周部だけでなく、当然、外柱と外柱の間（内側）に柱があり、これを内柱というんだ。
前述したように、水平力により柱には圧縮・引張の軸力が生じけど、
内柱は「圧縮、引張の両方の軸力が作用する」ため、互いに異なる方向の軸力が作用することで、軸力がキャンセルされるんだ（打ち消しあう）。
もちろん全く０になる訳ではないけど、内柱は地震力による変動軸力がかなり小さくなる！
柱に作用する軸力が大きければ、当然、柱はひび割れやすくなるし、あるいは構造的な影響が大きくなることは明らかだね。
だから、けっして「曲げ耐力や靭性能（粘り強さ）が同断面・同一配筋の内柱と同等」ということは無いよね。
実際は、外柱は大きな軸力が作用するので、曲げ耐力や靭性能は低下するよ。
まとめ
よし。これまでの情報を元に整理しようか。
建物の外周部にある柱（外柱）には大きな軸力が作用する
内柱は「圧縮、引張の両方の軸力が作用する」ため、互いに異なる方向の軸力が作用することで、軸力がキャンセルされる
柱に作用する軸力が大きければ、当然、柱はひび割れやすくなるし、あるいは構造的な影響が大きくなる
こんなかんじで問題を解けるよ。
参考
最後に参考にした記事を掲載しておくね～。それでは～。