TAC建築士講師室ブログ

TAC建築士講座の講師・スタッフのブログです。

主筋

井澤ですいざわ

今回の内容は難しいところですから、しっかり理解してくださいね。

■問題1
鉄筋コンクリート構造において、一般に、柱部材の引張鉄筋が多いほど、曲げ耐力は大きくなり、靭性能は向上する。(一級構造:平成22No.11
■問題2
鉄筋コンクリート造の柱は、せん断補強筋量が規定値を満足する場合、主筋が多く入っているほど変形能力が大きい。(一級構造:平成23No.26

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■解答
 問題1、2ともに誤。どちらも同じ内容です。主筋(引張鉄筋)が多いほど、曲げ耐力が大きくなります。それにより曲げ降伏よりもせん断破壊が先行するため、靱性は低下します(=変形能力は低下します)。
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前回№
359で説明したとおり、RC造において、
曲げモーメントは、主筋が負担します。
せん断力は、柱では帯筋(せん断補強筋)が負担します。

これは次のように言い換えることもできます。
主筋を多くすると、曲げ強度(耐力)が大きくなる
帯筋を多くすると、せん断強度(耐力)が大きくなる

次図の左側の図のような柱の柱頭部に水平力が作用した場合、柱脚部分には曲げ応力度とせん断応力度が同時に生じます。図中の青い応力度分布です。
水平力が大きくなるにつれて、曲げ応力度とせん断応力度は、ともに大きくなっていきます。

ポイント

main reinforcement

図中の赤い点線が「
主筋量で決まる曲げ強度」であり、「帯筋量で決まるせん断強度」だと思ってください。

■先に曲げ強度に達した
ときは、縁から曲げ降伏が始まります。すぐ曲げ破壊には至らないので「曲げ降伏」と言います。これは靱性の高い破壊形式です。
なぜなら、縁が曲げ降伏した後も、降伏が断面の中心部まで進行し、全断面が降伏して全塑性状態になるまで粘り強く耐えられるからです。それを「靱性が高い」「変形能力が高い」と言います。

■先にせん断強度に達した
ときはせん断破壊します。これは脆性破壊です。急激に耐力が低下します。降伏とほぼ同時に破壊しますので、「せん断破壊」と言います。 

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まとめ―――――――――
■主筋を増やすと
 曲げ強度が大きくなり、曲げ降伏よりも先にせん断破壊してしまいます。脆性破壊です。

■帯筋(せん断補強筋)を増やすと
 図のようにせん断強度が大きくなり、せん断破壊よりも曲げ降伏が先行し、全断面が降伏して全塑性状態になるまで粘り強く耐え、靱性が確保されます。
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井澤ですいざわ

■問題
鉄骨構造において、梁の継手は、せん断力をフランジ継手が負担し、曲げモーメントをウェブ継手が負担するものとして設計した。(一級構造:平成15No.16


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■解答 誤。
 せん断力はウェブ、曲げモーメントはフランジが負担する。継手もしかり。
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S造とRC造を比較整理して次表にまとめましたので、次表をじっくり見てください。

moment_shear

■曲げモーメント
曲げ応力度は、圧縮縁、引張縁が最も大きくなりますので、圧縮縁、引張縁の近くにある「RC造の主筋」、「S造のフランジ」が負担します。
■せん断力
せん断力は、正負どちらにも耐えるために、部材の軸に直角に設けた部材が負担します。また、曲げを伴うせん断応力度は次図のような分布になりますので、部材の中立軸の近くにある「RC造のせん断補強筋(梁はあばら筋、柱は帯筋)」、「S造のウェブ」が負担します。
shear

■フランジとウェブ、どっちがどっちだか間違えてしまう人へ
H形鋼の梁において、横がフランジ。縦がウェブです。
表中に書いたように、
フランジの一画目は横に書きますので、横がフランジ。
ウェブの一画目は縦に書きますので、縦がウェブ。

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