冷間成形角形鋼管の崩壊形(一級-03年-学科4)
こんにちは、ゼロ所長だよ！今回は、一級建築士試験の問題文を解説していくよ。
今日は冷間成形角形鋼管の崩壊形について考えるね。
こんな問題が出題されることがある。
冷間成形角形鋼管を柱に使用したラーメン構造は、はり崩壊型またはパネル崩壊型となるより、柱崩壊型となるように計画することが望ましい。
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。
少し専門的な話だけど、重要なポイントを押さえて試験対策に役立てよう！
答え
×（誤った記述）
正しくは、はり崩壊型またはパネル崩壊型の方が望ましいだね。
さて、ラーメン構造を簡単に言うと、柱と梁が一体となって外力に抵抗する構造だね。
どちらも重要な構造部材だけど…柱と梁、どっちが崩壊したほうが危険かな？
梁が壊れると、なんとなく梁が落ちてきて危険そうに思えるかもしれないね。
でも、実際には柱と梁はしっかり接合されているから、梁が壊れてもすぐに大きな倒壊につながるわけじゃないんだよ。
じゃあ、柱が壊れたらどうなるかな？
柱が機能しなくなると、建物全体が横に倒れたり、グシャッと潰れてしまう可能性があるんだね。これはとても危険な状態だよ！
これは極端なイメージだけど、建物を安全に設計するためには、柱が崩壊しないようにすることが基本なんだね。
つまり
はり崩壊型またはパネル崩壊型の方が望ましい
ってことだ！
この考え方をしっかり押さえておこう！
各用語の解説
各用語を解説していくよ
冷間成形角形鋼管
冷間成形角形鋼管っていうのは、熱を使わずに成形された角形の鋼管なんだね。
鋼は熱を加えると溶ける性質があるよ。だから、熱をかけて成形する方法は「熱間成形」と呼ばれるんだね。つまり、冷間成形はその逆で、熱を使わずに圧力を加えて成形する方法なんだよ。
鉄骨造の柱には、この冷間成形角形鋼管がよく使われるんだね。まずはこのポイントをしっかり覚えておこう！
熱を使わずに加工するため、鋼材の強度は向上するけど、靭性が低下するという特徴があるよ。
このため、構造設計では靭性能を確保する工夫が求められるんだね。
ラーメン構造
ラーメン構造は、柱と梁が一体となって曲げに抵抗する構造だね。
この構造の強みは、柱と梁の接合部が剛接合になっていて、建物全体として一体的に変形できることだよ。ただし、柱が破壊すると建物全体が倒壊するリスクがあるんだね。
はり崩壊型・パネル崩壊型・柱崩壊型
構造物の崩壊モードにはいくつかの種類があるよ。
はり崩壊型：梁が塑性変形してエネルギーを吸収する形。
パネル崩壊型：接合部のパネルゾーンが損傷する形。
柱崩壊型：柱が破壊されて建物全体が倒壊する形。最も危険な崩壊モードだから、柱の強度を十分に確保しよう！
まとめ
これまでの解説内容を、ポイントごとに箇条書きで整理してみたよ！
ラーメン構造では、柱と梁が一体になって抵抗するため、柱の崩壊は避けるべきだね。
構造設計の原則として「強柱弱梁」を採用することで、建物の安全性を高めることができるよ。
冷間成形角形鋼管は強度が高いけど、靭性能が低くなるため、設計時に注意が必要だね。
最も危険な崩壊モードは「柱崩壊型」だから、柱の耐力を十分に確保しよう！
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参考
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