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ブレース構造とRC耐震壁の引張・圧縮

・ブレースの応力

今回は改めてブレース構造の仕組みと、RC耐震壁の仕組みについて考えてみます。ブレースは皆さんご存じの通り、鉄骨造で良くみられる柱と梁に対して斜めに入った部材(斜材)のことを言います。

ブレースの種類も、×型やK型、斜めに1本だけ入っているタイプ等様々なブレースが存在しますが、最も一般的なたすき掛け(×型)のブレースについて、図のように地震力が作用した場合の応力について考えます。


さて、上図にはどのような応力が作用しているか判断する前に、反力の方向を考えます。左から右方向へ水平方向の力が作用しているわけですから、ピン支点の水平反力としては、それと逆方向です。次に鉛直反力は、赤印の方向へ回転する力を抑える必要がありますから、それとは逆の偶力が支点に作用します。


また、水平方向の力と鉛直方向の力を合成すると、斜めの力が作用していることがわかります。つまり、ブレースに作用する軸力は、支点に作用する斜めの力に釣り合う必要がありますから、下図のように引張力、圧縮力が作用します。

また、右から左へ地震力が作用した場合は、上図の逆の軸力が作用します。

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・RC壁の応力


以上のように、RC壁の場合ですと、壁が一体となって図のようにひし形に変形します。これは、見掛け上、赤矢印の方向へ引っ張る力が作用しているので、青線のように、ひび割れ線が発生することがわかります。


さて、ここにひび割れ線が生じているということは、ブレース構造でいう圧縮に効いている部材ですから、この壁は圧縮に効いている壁だと考えます。逆方向に水平力が作用すれば、引張が作用する壁です。


余談ですが、耐震診断をしていますと、柱についている壁(袖壁)が圧縮か引張りかによって、壁の耐力を含める・含めないという判断をしなければなりません。RCには引張耐力を期待しませんから、引張が作用するRC壁については耐力を無視しています。

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