「ドーン」という轟音(ごうおん)を立てて屋根が落ちたのは、2014年2月15日午前8時ごろ。関東地方を大雪が襲った翌日のことだ。埼玉県富士見市の市民総合体育館メーンアリーナの鉄骨トラス屋根が、約2000m2にわたって崩落した〔写真1〕。
同体育館は不特定多数が集まる場所。市が指定する避難所でもある。屋根の崩落が開館前だったため人的被害はなかったが、あわや大惨事となる事故だった。
屋根はなぜ落ちたのか。富士見市は事故調査委員会を立ち上げた。14年5月末までに開かれた計4回の委員会で、設計者の類設計室(大阪市)、施工者の地崎工業(現・岩田地崎建設、札幌市)が事故調査報告書を提出。市が調査業務を委託した埼玉建築設計監理協会(以下、埼玉設監協)の業務委託報告書もまとまった。
3者の報告書に大きな矛盾はない。設計にも施工にも問題はなかったとし、設計基準以上の積雪が崩落の原因だと推定している。3つの報告書がそれぞれ示したメカニズムを総合すると、屋根の推定崩落過程は次のようになる。
(1)基準を超える積雪荷重で梁中央のトラス上弦材が座屈した。(2)梁が折れ曲がり、支点間距離が短くなった。(3)短くなったことで、ローラー支承から梁が脱落。(4)荷重が反対側のピン支承に加わって梁が外れ、全体が崩落した─〔図1〕。
つまり、崩落は梁中央部の座屈から始まった。報告書をもとに、事故時に作用した応力と部材耐力の関係を詳細に見てみよう。
体育館の設計当時の基準積雪荷重は0.59kN/m2(60kg/m2)。類設計室の報告書によれば、この荷重条件で、トラス上弦材の短期許容応力度に対する安全性を表す検定値は0.993だった。1.0以下なので基準を満たしてはいるが、同社は「余裕のない計画」と分析した。
一方で、埼玉設監協の報告書は、事故時の推定積雪荷重を1.0kN/m2として解析した。類設計室の推定もほぼ同様だ。基準の1.7倍の荷重が加わったことになる。
埼玉設監協は、1.0kN/m2の荷重時に上弦材にかかった圧縮応力を1255kNと解析。終局耐力より応力が上回っていたことから、「上弦材の座屈が崩落の主要因と推測できる」と結論付けた〔図2〕。