給水管路の耐震性能向上の主な目的は二つあります。一つは、送水能力を確保し、広範囲の水圧低下を防ぎ、緊急時に消防施設や重要施設への給水を可能にすることです。もう一つは、管路の損傷を最小限に抑え、迅速な復旧を可能にすることです。つまり、地震災害に直面した際に、給水システムはより高い適応性を持つ必要があるということです。
給水システムの正常な機能を維持するためには、水道管の破裂を防ぐことが不可欠です。PE4710（PE100に相当）配管システムは、あらゆる水道管の中で破裂や漏水の確率が最も低く、上記のすべての目的を達成するのに役立ちます。
波の伝播と地盤の永久変形は、埋設パイプラインの損傷の主な原因です。地盤変動は、軸力と曲げ応力の存在により、パイプラインに軸方向ひずみと曲げひずみをもたらします。剛性の高い（許容応力が高い）材料は、一般的に変形能力が限られています。一方、ポリエチレン（PE）に代表される延性材料（許容応力が低い）は、優れた変形能力と靭性を備えています。
パイプラインシステムの耐震性能は、地表ひずみへの適応性によって左右されます。地震動や地震波の伝播は、地盤にひずみを発生させ、最も脆弱なパイプラインでさえも損傷させる可能性があります。断層亀裂、地滑り、土壌の泥化とそれに伴う沈下や側方流動、地盤沈下や隆起は、より大きな地盤ひずみを引き起こし、埋設パイプラインの広範囲に損傷を与える可能性があります。表B-1は、世界中で観測された地盤の永久変形によるひずみデータを示しています。
表B-1 永久地盤変形による地盤ひずみの観測値
パイプラインに必要な地面の歪みの範囲は、0.05％〜4.5％です。アメリカ電力研究所による2008年のレポートでは、PE4710材料の歪み容量の測定値が示されています。50°F（10°C）の温度では、PE4710パイプの平均引張降伏歪みは9.9％ですが、平均極限引張歪みは206％です。ポリエチレンパイプは、剛性または脆いパイプの破損を引き起こす可能性のある荷重に抵抗するのではなく、地面の動きに応じて動きます。ほとんどの地震イベントでは、溶接（溶接）高密度ポリエチレン（HDPE）パイプは曲がりますが、破損または分離（非シール接続）しないため、通常の給水が維持されます。PEパイプと他の構造、補助設備、コンポーネントとのすべての接続は、より高い差動荷重を受ける可能性があることに注意してください。これらの部品の接続は、破裂のリスクを軽減するために慎重に計画および設計する必要があります。
PE4710管の引張降伏ひずみは、観測された最大マグニチュードによる地盤ひずみの約2倍であり、PE4710管の極限ひずみは地盤ひずみのピーク値の40倍以上である。理論計算によって得られた性能は、地震時におけるポリエチレンパイプラインの使用と整合している。溶接HDPE給水管は、地震において良好な性能を示した。表B-2は、日本で発生した過去の地震の観測結果の一部を示している（大室・日物、2018年）。
表B-2 日本における過去の地震観測データ
パイプラインの耐震性能は、靭性、軸ひずみ容量、許容曲げ半径、接合部強度、安定性、既存パイプラインの状態などを含めて評価する必要があります。多数の地震実験から、ASTM管シリーズ規格に準拠したHDPE給水本管は、ほとんどの地震荷重条件下で正常な運転を維持できることが示されています。給水本管の耐震性能要件が高い場合は、溶接HDPE管の使用を検討する必要があります。HDPE管の耐震性能は信頼性が高く、地震によって発生する地盤のさまざまな歪みに適応して正常な運転を維持できるためです。
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投稿日時: 2025年3月6日
