耐久設計基準強度とは？設計基準強度との違い
耐久設計基準強度（Fd）とは、コンクリートの耐久性を確保するために定める基準強度のことです。構造計算で必要になる強度とは別に、建物を長持ちさせるための下限値として、計画供用期間に応じて定められています。
- 耐久設計基準強度Fdは、コンクリートの中性化などに対する耐久性を確保するための基準強度。
- 計画供用期間（短期・標準・長期・超長期）が長いほど、より高いFdが求められる。
- 設計基準強度Fcとの大きい方が品質基準強度Fqとなり、実際の調合強度の基礎になる。
意味と値
長く使う建物ほど、中性化や劣化に耐える緻密なコンクリートが必要です。そこで計画供用期間ごとに、最低限必要な強度＝耐久設計基準強度Fdが定められています。
| 計画供用期間 | 耐久設計基準強度 Fd |
|---|---|
| 短期 | 18 N/mm² |
| 標準 | 24 N/mm² |
| 長期 | 30 N/mm² |
| 超長期 | 36 N/mm² |
なぜ耐久性のために強度が必要か
コンクリートは、空気中の二酸化炭素と反応して徐々に中性化が進みます。中性化がかぶり厚さの位置まで進行すると、内部の鉄筋を守っていたコンクリートのアルカリ性が失われ、鉄筋がさびやすくなります。強度の高いコンクリートほど組織が緻密で、二酸化炭素や水分が浸透しにくいため、中性化の進行が遅くなります。つまり強度は、力学的な強さだけでなく、鉄筋を長期間守る耐久性の指標としても機能するのです。耐久設計基準強度Fdは、この考え方に基づいて計画供用期間ごとに定められています。
計画供用期間との対応
計画供用期間は、建物を計画上どのくらいの期間使い続けることを想定するかを表す区分です。一般的な住宅・事務所建築では「標準」の期間が使われることが多く、庁舎や記念性の高い建物など長期間の使用を前提とする場合は「長期」「超長期」を採用し、それに応じてFdも高く設定されます。逆に、仮設的な建物など短い使用期間を想定する場合は「短期」が使われ、Fdも相対的に低く設定されます。
設計基準強度との違い
| 設計基準強度 Fc | 耐久設計基準強度 Fd | |
|---|---|---|
| 目的 | 構造（力を支える） | 耐久性（長持ちさせる） |
| 決め方 | 構造計算で必要な強度 | 計画供用期間で決まる |
両者の大きい方が品質基準強度Fqになります。例えば構造計算上はFc21で足りる建物でも、長期の計画供用期間を想定してFd30が求められる場合には、Fq＝30 N/mm²として調合を計画することになります。構造の要求と耐久性の要求のうち、常に厳しいほうを満たすという考え方です。
構造計算で必要な強度（Fc）だけを見て配合を決めてしまうと、計画供用期間に応じた耐久性が確保できないことがあります。特に、構造的には低い強度で十分な部材（庇や小規模な床など）でも、建物全体の計画供用期間に応じたFdは満たす必要があるため、Fcが小さいからといってFdの確認を省略しないよう注意しましょう。
構造計算ではFc21で足りる部材でも、計画供用期間から求まるFdの方が大きいことに気づかないまま調合計画を進めそうになったことがある。品質基準強度は必ずFcとFdを並べて大きい方を採用するよう、生コン発注前の確認項目に入れている。
「設計基準強度と品質基準強度」「計画供用期間」「耐久性と耐久年数」「耐久性等関係規定」をどうぞ。
FcとFdの関係（図解）
なぜ耐久性に「強度」が必要なのか
耐久性の話なのに強度で規定されるのは、一見わかりにくいかもしれません。理由は強度と組織の緻密さが連動しているためです。
| 強度が高い | → | 結果 |
|---|---|---|
| 水セメント比が小さい | → | 余剰水による空隙が少ない |
| 組織が緻密 | → | CO₂・塩分・水が浸透しにくい |
| 浸透が遅い | → | 中性化・塩害の進行が遅い |
| 鉄筋が長く守られる | → | 耐久性が高い |
つまり、Fdという「強度」の規定は、実質的には水セメント比の上限を定めているのと同じ意味を持ちます。強度を指定するほうが、現場で試験によって確認しやすいという実務的な利点があるため、この形で規定されています。
計画供用期間が超長期（約200年）の場合、Fd＝36N/mm²が求められます。これは一般的な事務所建築のFc24と比べてかなり高い水準で、必要な水セメント比も50%以下と厳しくなります。200年もたせるには、それだけ緻密なコンクリートが必要だということです。文化施設や記念性の高い建物で採用されますが、コストも相応に上がるため、建築主との合意が前提になります。
よくある質問
Q1. Fdが定められた背景は何ですか？
かつては構造計算上の強度（Fc）だけでコンクリートを発注していましたが、それだけでは耐久性が確保できないことが明らかになったためです。1980年代以降、鉄筋腐食による早期劣化事例が問題化し、耐久性の観点から独立して強度の下限を定める考え方が導入されました。JASS5に計画供用期間の概念とともに規定され、現在の耐久設計の基礎になっています。
Q2. Fdは水セメント比で規定しても同じではないですか？
本質的には同じことを指していますが、強度で規定するほうが現場での確認が容易です。水セメント比は配合計画書で確認するしかありませんが、強度は供試体の圧縮試験という客観的な方法で検証できます。実際にはFdとあわせて水セメント比の上限も規定されており、両面から耐久性を担保する仕組みになっています。
Q3. 耐久設計基準強度を満たせば補修は不要ですか？
不要にはなりません。Fdは計画供用期間にわたって大規模な補修をせずに使用できることを目標とした値ですが、日常的な点検や部分的な補修は前提となっています。特に、ひび割れの補修、シーリングの打ち替え、仕上げ材の更新などは定期的に必要です。「メンテナンスフリー」を意味するものではない点に注意が必要です。
まとめ
- 耐久設計基準強度Fdは耐久性確保のための強度。計画供用期間で決まる。
- 短期18・標準24・長期30・超長期36 N/mm²。強度が高いほど中性化の進行が遅くなる。
- 設計基準強度Fc（構造）とは目的が違い、大きい方が品質基準強度Fqとして採用される。
