水道管の耐震性能向上における主な目的は2つあります。1つ目は、送水能力を確保し、広範囲にわたる水圧低下を防ぎ、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。2つ目は、管路の損傷を最小限に抑え、迅速な修復を容易にすることです。言い換えれば、地震災害に直面した際に、水道システムはより高い適応能力を備えている必要があるということです。
水道管の破裂を防ぐことは、給水システムの正常な稼働を維持するために不可欠です。PE4710（PE100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可能性が最も低く、上記のすべての目的達成に貢献します。
波の伝播と永久的な地盤変形は、埋設パイプラインの損傷の主な原因です。軸方向の力と曲げ応力が存在するため、地盤の動きによってパイプラインに軸方向および曲げ方向のひずみが生じます。剛性の高い材料（許容応力が高い）は、一般的に変形能力が限られています。ポリエチレン（PE）（許容応力が低い）に代表される延性のある材料は、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、地表面のひずみに対する適応性によって決まります。地震の揺れや地震波の伝播は、最も脆弱なパイプでさえ損傷させるほどの地盤ひずみを引き起こす可能性があります。断層の亀裂、地滑り、土壌が泥に変化し、それに伴う沈下や横方向への広がり、地盤沈下や隆起は、より大きな地盤ひずみを引き起こし、埋設された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、永久的な地盤変形によって世界中で観測された地盤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観測地盤ひずみ
パイプラインに必要な地盤ひずみの範囲は0.05%から4.5%です。米国電力研究所による2008年の報告書では、PE4710材料のひず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ひずみは9.9%、平均引張限界ひずみは206%です。ポリエチレンパイプは、剛性または脆性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、地盤の動きに応じて動きます。ほとんどの地震イベントでは、溶接された高密度ポリエチレン（HDPE）パイプは曲がりますが、破損したり分離したり（非シール接続）しないため、通常の給水が維持されます。PEパイプと他の構造物、付属設備、およびコンポーネントとのすべての接続は、より高い差荷重を受ける可能性があることに注意する必要があります。これらの部品の接続は、破断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パイプ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って生じた地盤ひずみの約2倍であり、PE4710の極限ひずみは、ピーク地盤ひずみの40倍以上である。理論計算によって得られた性能は、地震時のポリエチレンパイプラインの使用と一致している。溶接されたHDPE給水管は、地震で良好な性能を発揮した。表B-2は、日本の過去の地震に関する部分的な観測結果を示している（大室・日野、2018）。
表B-2 日本の過去の地震で観測されたデータ
パイプラインの耐震性能は、靭性、軸方向ひずみ容量、許容曲げ半径、接合部強度、安定性、既存の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。多くの地震経験から、ASTMパイプシリーズ規格に準拠したHDPE給水幹線パイプラインは、ほとんどの地震荷重条件下で正常な動作を維持できることが示されています。給水幹線パイプの耐震性能要件が高い場合は、溶接HDPEパイプの使用を検討する必要があります。HDPEパイプは耐震性能がより信頼性が高く、地震によって発生するさまざまな地盤ひずみに適応して正常な動作を維持できるためです。
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投稿日時：2025年3月6日
