耐震工学

技術者は、特定の地震動を受けた個々の建物が受ける直接的な被害に関連する、実際のまたは予測される耐震性能の定量的なレベルを知る必要がある。このような評価は、実験的または解析的に実施することができる。

Analytical/Numerical assessment

Seismic performance assessment or seismic structural analysis is a powerful tool of earthquake engineering which utilizes detailed modelling of the structure together with methods of structural analysis to gain a better understanding of seismic performance of building and non-building structures. The technique as a formal concept is a relatively recent development.

In general, seismic structural analysis is based on the methods of structural dynamics.^[11] For decades, the most prominent instrument of seismic analysis has been the earthquake response spectrum method which also contributed to the proposed building code's concept of today.^[12]

However, such methods are good only for linear elastic systems, being largely unable to model the structural behavior when damage (i.e., non-linearity) appears. Numerical step-by-step integration proved to be a more effective method of analysis for multi-degree-of-freedom structural systems with significant non-linearity under a transient process of ground motion excitation.^[13] Use of the finite element method is one of the most common approaches for analyzing non-linear soil structure interaction computer models.

基本的に、数値解析は建物の耐震性能を評価するために行われます。性能評価は一般的に、非線形静的プッシュオーバー解析または非線形時刻歴解析を用いて実施されます。このような解析では、梁、柱、梁柱接合部、せん断壁などの構造部材の正確な非線形モデリングを行うことが不可欠です。そのため、特に大きな非線形変形を受ける部材については、個々の部材のモデリングパラメータを決定する上で実験結果が重要な役割を果たします。次に、個々の部材を組み合わせて、構造全体の非線形モデルを作成します。このようにして作成されたモデルを解析することで、建物の性能を評価します。

構造解析ソフトウェアの機能は、上記のプロセスにおいて重要な考慮事項となります。なぜなら、ソフトウェアによって、使用可能なコンポーネントモデル、利用可能な解析方法、そして最も重要な数値的な堅牢性が制限されるからです。後者は、非線形領域に踏み込み、全体的または局所的な崩壊に近づく構造物にとって重要な考慮事項となります。数値解がますます不安定になり、到達が困難になるためです。CSI-SAP2000、CSI-PERFORM-3D、MTR/SASSI、Scia Engineer-ECtools、ABAQUS、Ansysなど、市販の有限要素解析ソフトウェアがいくつかあり、これらはすべて建物の耐震性能評価に使用できます。さらに、OpenSees 、 MOOSE Frameworkに基づくMASTODON、RUAUMOKO、旧式のDRAIN-2D/3Dなどの研究ベースの有限要素解析プラットフォームもあり、そのいくつかは現在オープンソースとなっています。

NSFは、ジョージ・E・ブラウン・ジュニア地震工学シミュレーションネットワークも支援している。

NSFの災害軽減および構造工学プログラム（HMSE）は、地震災害にさらされる構造システムの挙動と応答を改善するための新技術の研究、構築されたシステムの安全性と信頼性に関する基礎研究、土壌と構造物の相互作用を含む構造挙動と応答の解析とモデルベースのシミュレーションにおける革新的な開発、構造物の性能と柔軟性を向上させる設計概念、および構造システムへの新しい制御技術の適用に関する研究を支援しています。^{[ 16 ]}

（NEES）は、国の土木インフラの地震や津波による被害軽減のための知識発見とイノベーション、および新しい実験シミュレーション技術と計測機器の開発を推進する。 ^{[ 17 ]}

NEESネットワークは、地理的に分散した14の共有利用ラボを備えており、いくつかのタイプの実験作業をサポートしています。[ ^{17 ]地盤}工学遠心分離機研究、振動台試験、大規模構造試験、津波波水槽実験、および現場調査。^{[ 18 ]}参加大学には、コーネル大学、リーハイ大学、オレゴン州立大学、レンセラー工科大学、ニューヨーク州立大学バッファロー校、カリフォルニア大学バークレー校、カリフォルニア大学デービス校、カリフォルニア大学ロサンゼルス校、カリフォルニア大学サンディエゴ校、カリフォルニア大学サンタバーバラ校、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校、ミネソタ大学、ネバダ大学リノ校、テキサス大学オースティン校が含まれます。^{[ 17 ]}

機器設置場所（ラボ）と中央データリポジトリは、NEEShubウェブサイトを通じて世界の地震工学コミュニティと接続されています。NEESウェブサイトは、科学コミュニティがリソースを共有し、共同作業を行うために、パデュー大学がnanoHUB向けに開発したHUBzeroソフトウェアによって運営されています。インターネット2を介して接続されたこのサイバーインフラストラクチャは、インタラクティブなシミュレーションツール、シミュレーションツール開発エリア、厳選された中央データリポジトリ、アニメーションプレゼンテーション、ユーザーサポート、テレプレゼンス、リソースのアップロードと共有メカニズム、ユーザーと利用パターンに関する統計情報を提供します。

このサイバーインフラストラクチャにより、研究者は、標準化されたフレームワーク内でデータを中央の場所に安全に保存、整理、共有したり、同期されたリアルタイムのデータとビデオを使用して実験を遠隔で観察および参加したり、同僚と協力して研究実験の計画、実行、分析、および発表を促進したり、複数の分散実験の結果を組み合わせ、物理実験とコンピュータシミュレーションをリンクさせてシステム全体のパフォーマンスを調査できるような計算シミュレーションやハイブリッドシミュレーションを実行したりすることが可能になります。

これらのリソースは、土木および機械インフラシステムの耐震設計と性能を向上させるための協力と発見の手段を共同で提供する。

最初の地震シミュレーションは、建物の数理モデルに、スケールされた最大地盤加速度に基づく水平慣性力を静的に適用することによって実行されました。 ^{[ 19 ]}計算技術のさらなる発展に伴い、静的アプローチは動的アプローチに取って代わられ始めました。

建築物および非建築構造物に対する動的実験は、振動台試験のような物理的なものと、仮想的なものに分けられます。どちらの場合も、構造物の耐震性能を検証するために、一部の研究者は、いわゆる「リアルタイム履歴」を扱うことを好みますが、建築基準法や特定の研究要件で規定された仮想的な地震に対しては、この「リアルタイム履歴」は「現実」とはなり得ません。そのため、実際の地震の本質的な特徴のみを備えた地震入力である地震シミュレーションを用いる強い動機が存在します。

地震シミュレーションは、強い地震動による局所的な影響を再現することとして理解される場合もある。

想定される耐震性能の理論的または実験的評価には、構造的な類似性または相似性の概念に基づいた構造シミュレーションが主に必要となる。相似性とは、2つ以上の対象物間の類似性または類似性の程度を指す。相似性の概念は、比較対象となる対象物におけるパターンの完全な、または近似的な繰り返しに基づいている。

一般的に、建築モデルは、幾何学的類似性、運動学的類似性、および動的類似性を共有している場合に、実物と類似していると言われます。最も鮮明で効果的な類似性は、運動学的類似性です。運動学的類似性とは、モデルとその実物の運動粒子の軌跡と速度が類似している場合に成立します。

運動学的類似性の究極的なレベルは運動学的等価性であり、地震工学の場合、モデルとその実物の各階の横方向変位の時間履歴が同じになることを意味する。

ペルーは地震の多い土地であり、何世紀にもわたり、乾式石積みはモルタルを使うよりも耐震性に優れていることが証明されてきました。インカ文明の人々は、磨き上げられた「乾式石積み壁」、すなわちアシュラーと呼ばれる石積みの達人でした。これは、モルタルを使わずに石のブロックを切り出してぴったりと組み合わせるものです。インカ人は世界でも有​​数の石工であり^{[ 25 ]}、彼らの石積みの接合部の多くは非常に完璧で、草の葉さえも石の間には入り込めませんでした。

インカ人が築いた乾式石積み壁の石は、壁が崩壊することなくわずかに動いて元の位置に戻ることができた。これは、エネルギー散逸（クーロン減衰）の原理と共振増幅の抑制の原理の両方を利用した受動的な構造制御技術である。^{[ 26 ]}

一般的に、同調質量ダンパーは、超高層ビルなどの構造物に設置された巨大なコンクリートブロックであり、何らかのバネ機構によって構造物の共振周波数の振動とは逆方向に動く。

台北101超高層ビルは、アジア太平洋地域で頻繁に発生する台風の強風や地震の揺れに耐える必要があります。そのため、660トンの鋼鉄製振り子が設計され、建物の頂上に設置されました。この振り子は同調質量ダンパーとして機能し、92階から88階まで吊り下げられており、地震や強風によって建物内で発生する横方向の変位の共振増幅を低減するように揺れ動きます。

ヒステリシスダンパーは、地震入力エネルギーの散逸を増加させることで、従来の構造物よりも優れた、より信頼性の高い耐震性能を提供することを目的としています。^{[ 27 ]}この目的で使用されるヒステリシスダンパーには、主に以下の5つのグループがあります。

• 流体粘性ダンパー（FVD）

粘性ダンパーは、補助的な減衰システムであるという利点があります。楕円形のヒステリシスループを持ち、減衰は速度に依存します。軽微なメンテナンスが必要になる可能性はありますが、粘性ダンパーは一般的に地震後に交換する必要はありません。他の減衰技術よりも高価ですが、地震荷重と風荷重の両方に使用でき、最も一般的に使用されているヒステリシスダンパーです。^{[ 28 ]}

• 摩擦ダンパー（FD）

摩擦ダンパーは、直線型と回転型の2つの主要なタイプがあり、熱によってエネルギーを散逸させます。ダンパーはクーロンダンパーの原理に基づいて動作します。設計によっては、摩擦ダンパーはスティックスリップ現象や冷間溶接を起こす可能性があります。主な欠点は、摩擦面が時間の経過とともに摩耗する可能性があることであり、このため風荷重の散逸には推奨されません。地震用途で使用する場合、摩耗は問題にならず、メンテナンスも不要です。これらは矩形のヒステリシスループを持ち、建物が十分に弾性的であれば、地震後に元の位置に戻る傾向があります。

• 金属製降伏型ダンパー（MYD）

金属製の降伏型ダンパーは、その名の通り、地震のエネルギーを吸収するために変形します。このタイプのダンパーは大量のエネルギーを吸収しますが、地震後に交換する必要があり、建物が元の位置に戻るのを妨げる可能性があります。

• 粘弾性ダンパー（VED）

粘弾性ダンパーは、風荷重と地震荷重の両方に対応できるという利点があるが、通常は小さな変位に限定される。一部のブランドが米国で建物への使用を禁止されていることから、この技術の信頼性については懸念もある。

• 跨ぐ振り子ダンパー（スイング）

免震構造は、地震の運動エネルギーが建物の弾性エネルギーに変換されるのを防ぐことを目的としています。これらの技術は、建物を地盤から隔離することで、建物がある程度独立して動くことを可能にします。エネルギーが建物に伝達される程度や、エネルギーがどのように散逸されるかは、使用される技術によって異なります。

• 鉛ゴムベアリング

鉛ゴム支承（LRB）は、重減衰を利用した免震の一種である。ニュージーランド人のビル・ロビンソンによって発明された。 ^{[ 29 ]}

振動制御技術、特に免震装置に組み込まれた強力な減衰機構は、振動を抑制し建物の耐震性能を向上させる貴重な源としてしばしば考えられています。しかし、免震構造のような比較的柔軟なシステムでは、支承剛性は低いものの減衰が大きいため、いわゆる「減衰力」が強い地震の際に主な推進力となる可能性があります。ビデオ^{[ 30 ]}は、 UCSD Caltrans-SRMD施設で鉛ゴム支承がテストされている様子を示しています。支承は鉛芯のゴム製です。これは、支承が構造全体の荷重も受けている単軸試験でした。ニュージーランド国内外の多くの建物や橋は、鉛ダンパーと鉛ゴム支承で保護されています。ニュージーランド国立博物館のテ・パパ・トンガレワとニュージーランド国会議事堂には支承が設置されています。どちらも活断層上に位置するウェリントンにあります。^{[ 29 ]}

• ダンパー付きスプリング式ベースアイソレーター

カリフォルニア州サンタモニカにある3階建てのタウンハウスの下に設置された、ダンパー付きスプリング式免震装置が、1994年のノースリッジ地震発生前に撮影された写真に写っている。これは、鉛ゴム支承と概念的に類似した免震装置である。

このような3階建てのタウンハウス2棟のうちの1棟は、各階と地面の垂直方向および水平方向の加速度を記録するための計測機器が完備されており、ノースリッジ地震の激しい揺れにも耐え、今後の研究に役立つ貴重な記録データを残した。

• シンプルなローラーベアリング

単純ローラーベアリングは、強い地震による潜在的に有害な横方向の衝撃から、様々な建築物および非建築構造物を保護することを目的とした免震装置である。

この金属製ベアリングサポートは、一定の注意を払えば、超高層ビルや軟弱地盤上の建物の免震装置として応用できる。最近では、日本の東京にある集合住宅（17階建て）に金属製ローラーベアリングという名称で採用されている。^{[ 31 ]}

• 摩擦振り子ベアリング

摩擦振り子ベアリング（FPB）は、摩擦振り子システム（FPS）の別名です。これは、次の3つの柱に基づいています。^{[ 32 ]}

• 関節式摩擦スライダー
• 球状の凹面滑り面。
• 横方向の変位を拘束するための円筒状の囲い。

右側には、剛性の高い建物モデルを支えるFPBシステムの振動台試験の動画クリップへのリンク付きのスナップショットが表示されています。

耐震設計要件は、構造物の種類、プロジェクトの場所、および適用可能な耐震設計コードと基準を規定する当局によって異なります。^{[ 8 ]}例えば、カリフォルニア州運輸局の要件である耐震設計基準（SDC）は、カリフォルニア州の新しい橋の設計を目的としており^{[ 38 ]}、革新的な耐震性能ベースのアプローチを取り入れています。

SDC設計思想における最も重要な特徴は、地震時の要求を力に基づいて評価する方法から、変位に基づいて要求と耐力を評価する方法へと移行した点です。そのため、新たに採用された変位アプローチは、弾性変位要求と主要構造部材の非弾性変位耐力を比較し、すべての潜在的な塑性ヒンジ位置において最低限の非弾性耐力を確保することを基本としています。

設計された構造物自体に加えて、耐震設計要件には、構造物の下の地盤安定化が含まれる場合があります。激しい揺れによって地盤が崩壊し、その上に建っている構造物が倒壊することがあるからです。 ^{[ 40 ]} 次のトピックは特に注意すべき事項です。液状化、擁壁にかかる動的な側方土圧、地震時の斜面安定性、地震による沈下。^{[ 41 ]}

原子力施設は、地震やその他の敵対的な外部事象が発生した場合でも、その安全性を危険にさらしてはならない。そのため、原子力施設の耐震設計は、非原子力施設に適用される基準よりもはるかに厳格な基準に基づいている。^{[ 42 ]}しかし、 2011年の東北地方太平洋沖地震と津波に続く福島第一原子力発電所の事故や他の原子力施設の被害は、日本の原子力耐震設計基準に対する継続的な懸念に注目を集め、他の多くの政府が自国の原子力計画を再評価するきっかけとなった。フランスのフェッセンハイム原子力発電所を含む、他のいくつかの発電所の耐震評価と設計についても疑問が呈されている。

破壊モードとは、地震によって引き起こされる破壊がどのように観察されるかを示すものです。一般的に、破壊の発生様式を表します。費用と時間はかかりますが、実際の地震による破壊事例から学ぶことは、耐震設計手法の進歩に不可欠な要素です。以下に、地震によって発生する典型的な破壊モードをいくつか示します。

補強材の不足に加え、モルタルの不良や屋根と壁をつなぐ部材の不備は、無補強の組積造建築物に甚大な被害をもたらす可能性があります。ひび割れや壁の傾きは、地震による最も一般的な被害の一つです。また、壁と屋根または床のダイヤフラムの間に発生する損傷も危険です。構造材と壁が分離すると、屋根や床の垂直支持力が損なわれる可能性があります。

軟弱階効果。地上階の剛性不足が、この構造物の損傷を引き起こした。画像を詳しく調べると、かつてレンガ張りで覆われていた粗い板張りの外壁が、間柱壁から完全に剥がれていることがわかる。上階の床の剛性と、道路側のように大きな扉が設けられていない、隠れた2面を連続した壁で支えているおかげで、構造物の完全な崩壊は免れている。

土壌液状化。土壌が緩い粒状の堆積物で構成され、十分な大きさで密な過剰な静水圧が発生する傾向がある場合、これらの緩い飽和堆積物の液状化により、構造物の不均一な沈下や傾斜が発生する可能性があります。これは、 1964年の新潟地震の際に、日本の新潟で数千の建物に大きな被害をもたらしました。 ^{[ 43 ]}

地滑りによる落石。地滑りは、落石を含む広範囲の地盤変動を伴う地質現象です。通常、重力が地滑り発生の主な原動力となりますが、このケースでは、斜面の安定性に影響を与えた別の要因がありました。地滑りが発生するには、地震の引き金が必要だったのです。

隣接する建物への衝突。これは、カリフォルニア州ロスアルトスにあるセントジョセフ神学校の5階建ての塔が倒壊した際の写真で、この事故で1名が死亡しました。ロマ・プリータ地震の際、この塔は背後にある独立して振動していた隣接する建物に衝突しました。衝突の可能性は、両建物の横方向の変位に依存しており、これらの変位は正確に推定し、考慮に入れる必要があります。

ノースリッジ地震では、カイザー・パーマネンテの鉄筋コンクリート造オフィスビルの接合部が完全に破壊され、不十分な拘束鋼材が露呈した結果、2階が崩壊した。横方向では、 2層のレンガと横荷重を支える吹付けコンクリート層からなる複合端部せん断壁が、不十分な貫通タイのために剥離し、崩壊した。

• 山麓にある不適切な建設現場。
• 鉄筋のディテールが不十分（柱および梁柱接合部におけるコンクリート拘束の不足、継手長さの不足）。
• 1階は耐震性が低く、軟弱な構造となっている。
• 重い自重がかかる長い片持ち梁。

1987年のウィッティア・ナローズ地震の際に、比較的剛性の高い住宅建築構造物が基礎から滑り落ちた現象。マグニチュード5.9の地震は、カリフォルニア州モントレーパークのガーベイ・ウェスト・アパートメントを直撃し、上部構造 を基礎上で東に約10インチずらした。

上部構造が免震システムの上に設置されていない場合、基礎部分上での上部構造のずれを防止する必要がある。

ノースリッジ地震では、鉄筋コンクリート柱が、主鉄筋が外側に座屈する不十分なせん断補強方式のために破裂した。橋桁はヒンジ部分で外れ、せん断破壊を起こした。その結果、10号高速道路のラ・シエネガ・ベニス地下道区間が崩落した。

ロマ・プリータ地震：カリフォルニア州オークランドの州間高速道路880号線にある2層構造のサイプレス高架橋において、鉄筋コンクリート製の支持柱の破損により上層デッキが下層デッキに崩落した様子を側面から見た図。

サンタクルーズ山脈地域のロマ・プリエタ地震による擁壁の崩壊：オーストリアンダムの北側橋台にあるコンクリート製放水路 に、最大幅12cm （4.7 インチ）の北西方向に伸びる顕著な亀裂が見られる。

地盤の揺れによって、地表下の砂層で土壌液状化が引き起こされ、その上にある液状化していない砂とシルトの層に水平方向と垂直方向の異なる動きが生じます。この地盤破壊のモードは、側方拡散と呼ばれ、液状化に関連する地震被害の主な原因です。^{[ 44 ]}

2008年の四川大地震で甚大な被害を受けた中国農業開発銀行の建物：梁と柱の大部分がせん断されている。石積みと化粧板の大きな斜めの亀裂は面内荷重によるものであり、建物の右端の急激な沈下は、地震がなくても危険な可能性がある埋立地に起因するものと考えられる。^{[ 45 ]}

津波の二重の影響：海波の水圧と浸水。このように、2004年12月26日にインドネシアのスマトラ島西海岸沖を震源とするインド洋地震は、一連の壊滅的な津波を引き起こし、周囲の沿岸地域を高さ30メートル（100フィート）にも達する巨大な波で浸水させ、11か国で23万人以上を死に至らしめた。^{[ 47 ]} 

世界の人口の約30%が土造りの建物で生活または働いている。^{[ 50 ]}アドベと呼ばれる日干しレンガは、最も古く、最も広く使われている建築材料の1つである。アドベの使用は、ラテンアメリカ、アフリカ、インド亜大陸、アジア、中東、南ヨーロッパのその他の地域など、世界で最も災害に見舞われやすい地域で非常に一般的である。

アドベ建築は強い地震に対して非常に脆弱であると考えられている。^{[ 51 ]}しかし、新規および既存のアドベ建築の耐震性を強化する方法は複数存在する。^{[ 52 ]}

アドベ建築の耐震性能向上における重要な要素は以下のとおりです。

• 建設の品質。
• コンパクトな箱型レイアウト。
• 耐震補強。^{[ 53 ]}

石灰岩は建築において非常に一般的で、特に北米とヨーロッパで多く見られます。世界中の多くのランドマークが石灰岩で造られています。ヨーロッパの多くの中世の教会や城は、石灰岩と砂岩の石積みでできています。これらは耐久性に優れた素材ですが、その重量がかなりあるため、十分な耐震性能を発揮するには不向きです。

耐震補強に最新技術を応用することで、補強されていない組積造構造物の耐震性を向上させることができます。例えば、1973年から1989年にかけて、ユタ州のソルトレイクシティ・アンド・カウンティ・ビルディングは、外観の歴史的正確性を維持することに重点を置きながら、徹底的な改修と修復が行われました。これは、脆弱な砂岩構造物を免震基礎の上に設置することで、地震による被害をより効果的に防ぐための耐震強化工事と並行して実施されました。

木造軸組工法は何千年も前から存在し、古代日本、ヨーロッパ、中世イングランドなど、木材が豊富にあり、建築用石材やそれを加工する技術が不足していた地域で、世界の様々な時代に用いられてきた。

建物に木造軸組工法を用いると、建物の完全な骨組みが完成し、構造上の利点が得られます。適切に設計された木造軸組は、耐震性が向上します。^{[ 54 ]}

軽量フレーム構造は通常、剛性合板せん断壁と木質構造パネルのダイヤフラムによって耐震性を得ます。^{[ 55 ]}すべてのエンジニアリング木造構造の耐震荷重抵抗システムに関する特別な規定では、ダイヤフラム比、水平および垂直ダイヤフラムせん断、コネクタ/ファスナーの値を考慮する必要があります。さらに、ダイヤフラムの長さに沿ってせん断を分散するためのコレクターまたはドラッグストラットが必要です。

石積みのモルタル目地に鉄筋を埋め込んだり、穴に鉄筋を入れてコンクリートやグラウトを充填したりする建築システムを鉄筋組積造と呼ぶ。^{[ 56 ]}組積造を補強するためのさまざまな方法と技術がある。最も一般的なタイプは鉄筋中空ユニット組積造である。

組積造で延性挙動を実現するには、壁のせん断強度が曲げ強度よりも大きいことが必要である。^{[ 57 ]}垂直および水平補強材の有効性は、組積材とモルタルの種類と品質に依存する。

1933年に発生した壊滅的なロングビーチ地震は、石造建築物が地震による被害を受けやすいことを明らかにした。この結果、カリフォルニア州法では、カリフォルニア州全域で石造建築物の補強が義務付けられることになった。

鉄筋コンクリートとは、本来脆い材料を強化するために、鉄筋（鉄筋）または繊維を組み込んだコンクリートのことです。梁、柱、床、橋梁などの製造に用いられます。

プレストレストコンクリートは、コンクリートの引張に対する自然な弱点を克服するために用いられる鉄筋コンクリートの一種です。通常の鉄筋コンクリートでは実用的ではない、より長いスパンを持つ梁、床、橋梁などに適用できます。プレストレス鋼材（一般的には高張力鋼ケーブルまたは鋼棒）は、締め付け荷重をかけることで圧縮応力を発生させ、曲げ荷重によってコンクリート圧縮部材が受ける引張応力を相殺します。

地震動による壊滅的な倒壊（人命の安全確保のため）を防ぐには、従来の鉄筋コンクリート造の建物には延性のある接合部を設ける必要がある。使用される工法や加わる地震力によっては、こうした建物はすぐに使用可能となる場合もあれば、大規模な修繕が必要となる場合、あるいは解体せざるを得ない場合もある。

プレストレスト構造とは、その全体的な健全性、安定性、安全性が主にプレストレスに依存している構造のことである。プレストレスとは、さまざまな使用条件下での性能を向上させる目的で、構造物に意図的に永久的な応力を発生させることである。^{[ 58 ]}

プレストレスには、以下の基本的な種類があります。

• 事前圧縮（主に構造物自体の重量による）
• 高強度埋め込み式腱によるプレテンション
• 高強度接着または非接着腱を用いたポストテンション工法

今日では、プレストレスト構造の概念は、建物、地下構造物、テレビ塔、発電所、浮体式貯蔵施設、海洋施設、原子炉容器、および多数の種類の橋梁システムの設計に広く用いられている。^{[ 59 ]}

プレストレスという有益な概念は、どうやら古代ローマの建築家たちにも知られていたようだ。例えば、コロッセオの高い屋根裏壁は、その下の柱を支える安定化装置として機能している。

鉄骨構造は概ね耐震性があるとされているが、いくつかの破損事例が発生している。耐震性があると思われた多数の溶接鋼製モーメント抵抗フレーム構造の建物が、 1994年のノースリッジ地震で驚くべきことに脆性挙動を示し、危険な損傷を受けた。^{[ 60 ]}その後、連邦緊急事態管理庁（FEMA）は、将来の地震で鋼製モーメントフレーム構造の建物の損傷を最小限に抑えるための修復技術と新しい設計アプローチの開発に着手した。^{[ 61 ]}

荷重抵抗係数設計（LRFD）に基づく構造用鋼の耐震設計においては、非弾性領域における構造物の耐力発生能力と維持能力を評価することが非常に重要です。この能力の指標となるのが延性であり、これは材料自体、構造部材、あるいは構造物全体において観察することができます。

ノースリッジ地震の経験を受けて、米国鉄骨構造協会はAISC 358「特殊および中間鋼モーメントフレームの事前認定接合部」を導入しました。AISCの耐震設計規定では、すべての鋼モーメント抵抗フレームは、 AISC 358に含まれる接合部を使用するか、事前認定の繰り返し試験を受けた接合部を使用することが求められています。^{[ 62 ]}