剛性の分担率と破壊しやすさのイメージの違い

質問

建築士の試験問題で

「建築物の各階の剛性の間に大きな不連続があると、地震時に剛性の小さな階に変形や損傷が集中しやすい。」

と言う問題があります。

この理屈は当然でわかるのですが
一方で地震力は剛性の大きな方が分担率は大きくなりますよね？
これが問題と逆イメージになってしまい
剛性の大きな方に力は流れても剛性の小さな方が破壊される。
と言うイメージが今ひとつピンときません。
どう理解すればイメージのつじつまがあうのでしょうか？

回答No.2

river1 · ベストアンサー

＞チョイ先生も元気してるのかな～。
二代目チョイ先生は、仕事が忙しいのか如何か分かりませんが、しばらく名前を見かけて無いですね！

＞試験は受かりましたがいまだしょーもない疑問をボチボチ潰しています。
見事合格しておめでとう！
これで貴方様も先生ですね。
おお！昔にあたいが一級取った時には、周りから散々悪くひやかされたものですよ。
図面引けなくても一応先生だねとか、もっと酷くひやかされたものでしたが、貴方様も周りから何と言われようが、挫ける事なく頑張って下さいね。

さて、一番想像できる実験例としては
剛性の小さな階を生卵の黄身に
剛性の高い階を餅にして考えましょう。
そして忘れてならないのが、重力です。

一定の力に対して剛性の小さな階は変形が大きく、剛性の高い階は変形が小さい事が解りますよね。
変形が大きく、耐力の無い材は破壊します。
ということで
＞自分なりに考えた答えは
＞剛性の高い階は外力はたくさん襲い掛かるけど固定されていないので
＞変形が起きにくく応力の発生が小さくて、
＞剛性の小さい階は外力はあまり襲い掛からないけど剛性の高い階にサンドイッチで拘束されているので
＞変形が大きいため応力の発生が大きくなり破壊しやすいと言うことで良いと言う事ですが・・・
上階の荷重は重力により下階へ落ちようとする力のある事も考慮するように。

ちなみに最上階にある剛性の小さな階を生卵の黄身は、なんぼ揺すっても壊れませんが、最上階以外だとものの見事に潰れます。
ゆえに、重力を無視しない様に、後輩に説明しましょう。

お礼

>見事合格しておめでとう！
>これで貴方様も先生ですね。

ありがとうございます^^ゞ
でも嬉しかったのは最初の3ヶ月くらいかな。。
あとはまだスタートラインに立っただけで
まだまだもっと勉強しなきゃと痛感しています。

>変形が大きく、耐力の無い材は破壊します。

そういうことですね。
いくら硬くても変形しなければ壊れませんね。

>重力を無視しない様に

水平荷重だけでなく鉛直荷重も忘れてはいけませんね。
地震＝水平荷重のみと決めつけてしまっているんですよね。。

回答No.1

river1

お久ぶり
分担率を計算する接点毎に考えてみましょう。
極端に大きい又は小さい分担率の材には、集中して力が掛かる場合があります。
なので質問文では、分担率を著しく違いの無い構造体に設計するようにとの文章なのです。
接点部の設計では、安全率を１．５倍にして計算するのは、この為なんですよ。
一度接点毎に考えてみて下さい。

お礼

おお！river1先生御無沙汰してます＾＾ゞ
お元気そうでなによりで。
チョイ先生も元気してるのかな～。

試験は受かりましたがいまだしょーもない疑問をボチボチ潰しています。。

これ感覚的な疑問なので質問のしかたが難しいのですが

>質問文では、分担率を著しく違いの無い構造体に設計するようにとの文章なのです。

と言うこの問題分の意味はわかるのですが、例えば自分が今受験生に
「剛性の大きい方に力はたくさん流れるのになぜ剛性の小さい方が壊れるのですか？」
って質問されたらどう説明すればいいのかなぁって。。

たとえば平面的な要素で柱スパンの短いせん断スパン比が小さい梁なんかの場合は
剛性が高くそして剛性の高い梁そのものが破壊しやすいですが
この問題の場合は剛性の低い側が壊れることになるのでその意味の違いを説明する場合
どうすればいいのかなと。

自分なりに考えた答えは
剛性の高い階は外力はたくさん襲い掛かるけど固定されていないので
変形が起きにくく応力の発生が小さくて、
剛性の小さい階は外力はあまり襲い掛からないけど剛性の高い階にサンドイッチで拘束されているので
変形が大きいため応力の発生が大きくなり破壊しやすいと言うことでいいのかな…と。