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鉄筋コンクリート⑥部材設計の基本その2

鉄筋コンクリートはひび割れを許容する設計とする

鉄筋コンクリート構造物は設計上、コンクリートは引張強度を受け持たず、引張力はすべて鉄筋が負担するという設定になっています。
コンクリートは引張強度が極めて小さいため、部材に生じる引張力が引張強度以上になるとひび割れが生じます。
つまり、鉄筋コンクリートは、「ひび割れを許容する」設計になっています。

これに対して、プレストレストコンクリート(PC)構造というのは、基本的にはひび割れ(コンクリートの引張応力度)の発生を許容しない構造になっています。
PC構造に使用するPC鋼材に緊張力を加え、部材に軸圧縮力を与えることで、引張応力度の発生を抑えています。

プレストレストコンクリートとは?

PCとは Prestressed Concrete(プレストレスト コンクリート)の略称で、直訳すれば「あらかじめ応力を加えたコンクリート」です。
PCの技術を用いることによって、コンクリートの最大の弱点である引張力を克服することが可能となります。

 

鉄筋コンクリートは、引張力に対して鉄筋で抵抗しますが、多少のひび割れは避けられません。
一方、プレストレストコンクリートはあらかじめコンクリートの圧縮力を導入するため、ひび割れを生じさせないことが可能となります。
コンクリートにプレストレスを導入するには「PC鋼材」と呼ばれる高強度の鋼材を使用します。このPC 鋼材は、一般に鉄筋に比べて5~6 倍の引張強度を有しています。
プレストレストコンクリートを作るためには、PC鋼材を引っ張って張力を与えた後にコンクリートと固定します。
このとき、引っ張られていたPC鋼材は元に戻ろうとして、コンクリートに圧縮力を与えることができるのです。

 

弾性体としての設計

鉄筋コンクリート構造物として設計する場合は、鉄筋及びコンクリートに、「フックの法則」が成立するものとします。この時、応力度はひずみに比例します。
鉄筋であれば、降伏しない範囲で、フックの法則が適用可能になります。

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