Transcript 鉄筋コンクリートとは？

鉄筋コンクリートとは？
鉄筋とコンクリートという異なる2種類の材料が双方の短所
を補うことにより，一体となって外力に抵抗するもの．
コンクリートの性質
 圧縮に強く，引張に弱い．例 f’c=30N/mm2（MPa），ft＝3MPa
（1/10）
 脆い（もろい，変形しにくい→脆性的）
 重い．例 24kN/m3（≒2.4tf/m3）→水の2.4倍
 アルカリ性 pH12-13
 耐火性に富む
鉄筋の性質
 圧縮強度も引張強度も強い．例 降伏強度fy=295N/mm2≒10f’c
 じん性（変形性）に富む．
 座屈しやすい．座屈とは？細長い（薄い）部材（例 鉄筋，鋼板）に
圧縮力を載荷させていくと突然横方向に曲がってしまう現象
 錆び（腐食）やすい
 熱に弱い（ワールドトレードセンター）
鉄筋コンクリートの概念
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引張に弱いコンクリートの弱点を補うため，引張にも強い鉄
筋で補強したものが鉄筋コンクリート
コンクリートはもろい（変形しにくい）→じん性（変形性）に富
む鉄筋により補強することで，じん性を付与．
鉄筋は座屈しやすい．→鉄筋の周りをコンクリートで取り囲
むことにより，座屈を防止する．
鉄筋はさびやすく（腐食しやすく），熱に弱い．→鉄筋の周り
をコンクリートが取り囲むことにより，鉄筋の腐食や熱によ
る変形を防止する（耐久性・耐火性を向上させる）．
以上の効果は鉄筋（異形）の周りをコンクリートが取り囲み，
十分な付着が得られた場合にのみ期待できる．
その他の特徴：重い，任意の形状に製造可能．
鉄筋コンクリートとは？
鉄筋とコンクリートという異なる2種類の材料が双方の短所
を補うことにより，一体となって外力に抵抗するもの．
引張
曲げモーメント
圧縮
じん性付与
鉄 筋
コンクリート
座屈防止
異形
付着
取り囲む
a) 力学的役割
任意の形状
重い
耐久性・耐火性
鉄 筋
取り囲む
b) その他の役割
コンクリート
鉄筋コンクリートにおける鉄筋とコンクリートの役割
岡村甫著：鉄筋コンク
リート工学（三訂版）
市ヶ谷出版社より抜粋
鉄筋コンクリートとは？
・・・・と・・・・という異なる2種類の材料が双方の短所を補う
ことにより，一体となって・・・・に抵抗するもの．
曲げモーメント
(2)
(1)
(4)・・・・付与
コンクリート
(3)
(5)・・・・防止
異形
(6)
取り囲む
a) 力学的役割
(7)
(9)・・・性，(10)・・・・性
(3)
取り囲む
b) その他の役割
(8)
コンクリート
鉄筋コンクリートにおける鉄筋とコンクリートの役割
岡村甫著：鉄筋コンク
リート工学（三訂版）
市ヶ谷出版社より抜粋
単位と有効数字
工学的な問題を扱う場合，単位と有効数字の重要性を十分に認識しておく必要がある。
例えば，軸圧縮力P=100kNを受けるコンクリート部材（断面積A=150cm2，弾性係数
E=30kN/mm2）の応力σとひずみεを求める問題を学生に出すと，色々な回答が返ってくる。
軸力を受ける部材の応力はσ=P/Aで表され，この材料が弾性体とみなされればひずみは
ε=σ/Eで表される。その結果，σ=100[kN]/150[cm2]=0.666667[kN/cm2]と解答したとする。間
違いではないが，これは電卓あるいは表計算による結果をそのまま書き写したものであり，
工学的な解答とは言えない。つまり，有効数字の概念が反映されていない。鉄筋コンクリー
ト工学の問題を扱う場合には，有効数字3桁をとればほぼ問題ないと言える。また，kN/cm2
という単位はコンクリートの応力を表す単位としては一般的ではなく，通常N/mm2（あるい
はMPa）が用いられる。
すなわち，この答えを有効数字3桁，単位をN/mm2で表すとすると，σ＝
100×103[N]/(150×102)[mm2]=6.67[N/mm2]（小数第3位を四捨五入）となる。一方，ひず
みは，ε=σ/E=6.67[N/mm2]/30[kN/mm2]で表されるが，このままでは分子と分母の単位が
あっていないため，正しい答えが求まらない。分母と分子の単位を合わせると，
ε=σ/E=6.67[N/mm2]/30×103[N/mm2]=0.222×10-3となる。ここで留意すべきはひずみの単
位であり，応力，弾性係数とも同じ単位のため，両者の分数で表されるひずみの単位は無
次元となる。つまり，この問題の正解は，σ=6.67[N/mm2]，ε=0.222×10-3である。そんなの
当たり前と思えば，問題なく先に進んでいただきたい。誤った場合にはぜひここで，単位と
有効数字の考え方を今一度理解し，先に進むようにしてもらいたい。
例題 直径が10cmのコンクリート円柱供試体に30kNの圧縮力が作用した際の応力とひず
みを求めよ。ただし，弾性係数をE=30kN/mm2，円周率を3.14として計算せよ。
問題を解く上での留意事項
1.
2.
3.
4.
5.
6.
式を立てる．
数値を代入する．
答えを出す（有効数字に気をつける）
単位の有無を考え，有の場合，単位が妥
当であるかどうか考える．
答えが妥当なオーダーであるかどうか考
える．
検算する．