1. 剛比を「全断面」で計算する理由剛比(応力解析に使う部材の硬さの割合)を全断面で計算するのは、「局部座屈は、部材が限界近くまで変形・降伏して初めて発生する現象だから」です。構造解析(フレーム全体の計算)の段階:地震や風などの荷重が建物にかかったとき、どの柱や梁にどれだけの力が流れるか(応力分担)を計算します。この段階では、建物はまだ弾性状態(健全な状態)にあり、部材の板要素がベコッと凹むような局部座屈は起きておリません。全断面を使う必然性:局部座屈が起きる前のクリーンな状態の硬さ(剛性)に基づいて応力分配を決めないと、実際の建物の挙動と大きくズレてしまいます。そのため、フレーム全体の解析に用いる剛比は、断面を間引く前の「全断面」で計算します。
2. 細長比を「全断面」で計算する理由細長比は、部材全体の「しなりのくせ(全体座屈のしやすさ)」を表す指標です。これを全断面で計算する理由は、「全体座屈の形状(モード)は、部材全体の断面形状で決まるから」です。局部座屈と全体座屈のスケールの違い:幅厚比が超えて断面の一部が無効(有効断面の減少)になるのは、部材の長さ方向のうち、最もストレスがかかっている局所的な部分(例えば、梁の端部や柱の脚部など)だけです。部材全体の連続性:部材全体の「曲がりにくさ(断面二次半径 )」は、部材全体の大部分を占める健全な断面(全断面)が支配しています。一部が局部座屈したからといって、部材全体のグローバルなしなりやすさ(細長比)がいきなりガラリと変わるわけではないため、全断面を用いて計算します。
3. 許容応力度を「全断面」で計算する理由許容応力度(材料が耐えられるストレスの上限値)を全断面ベース(または幅厚比に関わらず材料本来の値)で考えるのは、「断面の有効・無効の調整を、すでに『断面性能(有効断面積や有効断面係数)』の側で引算して調整しているから」です。二重のペナルティを防ぐ:幅厚比を超えた場合、私たちはすでに「超えた領域を無効とみなす」という形で、断面性能を小さく評価しています(=分母を小さくして、発生応力度を大きく見積もるペナルティを課している)。もし許容応力度も小さくしたら:もしここで「幅厚比を超えたから、材料の許容応力度(分子の限界値)も下げよう」としてしまうと、一つのリスクに対して二重にペナルティを与えることになり、あまりにも過小評価になってしまいます。そのため、許容応力度は通常通りの基準強度(全断面を前提とした基準)のまま据え置きます。