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コンクリートのせん断耐力とは?1分でわかる求め方、計算式、終局時の求め方

コンクリートはせん断破壊(せん断力による破壊)に注意します。せん断破壊は脆性的な破壊(脆い壊れ方)だからです。今回はコンクリートのせん断耐力の求め方、計算式、終局時の求め方について説明します。


せん断耐力、せん断破壊、脆性破壊の意味は下記が参考になります。

せん断耐力とは?1分でわかる意味、求め方、コンクリートの式、単位

せん断破壊とは?1分でわかる意味、特徴、計算、危険性

脆性破壊ってなに?1分でわかる意味と、脆性破壊の種類

コンクリートのせん断耐力とは?

コンクリートは、鋼材と比べてせん断力に弱い材料です。そのため、コンクリートはせん断破壊が起きないよう注意します。せん断破壊とは、せん断力による破壊形式です。下図をみてください。これがせん断破壊です。せん断破壊が起きると、部材は急激に耐力が低下します。


梁にせん断破壊が起きた場合、床や人の重みなどに耐えきれず、梁が傾いたり落ちる可能性もあります。そこで、鉄筋コンクリート部材は、せん断力に対してせん断耐力の余裕が必要です。


せん断破壊、せん断耐力の意味は下記が参考になります。

せん断破壊とは?1分でわかる意味、特徴、計算、危険性

せん断耐力とは?1分でわかる意味、求め方、コンクリートの式、単位


また、せん断破壊のように「脆い壊れ方」を脆性破壊ともいいます。脆性破壊の意味は、下記が参考になります。

脆性破壊ってなに?1分でわかる意味と、脆性破壊の種類

コンクリートのせん断耐力の計算式

コンクリートのせん断耐力の計算式は、


長期時

短期時

終局時


で違います。終局時の式は少々複雑なので、下記の書籍をご確認ください。

建築物の構造関係技術基準解説書〈2015年版〉


長期時と短期時のせん断耐力をそれぞれ説明しますね。

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長期時のせん断耐力の計算式

計算式を下記に示します。


Qa=b*j*α*fs


Qa せん断耐力

b 梁幅 mm

j 梁の応力中心間距離mm

α せん断スパン比

fs コンクリートの許容せん断応力度(長期時の値)N/mu


上式より、長期時のせん断耐力は「コンクリートの断面だけでせん断力を負担する」考え方が一般的です。短期時や終局時になると、「せん断補強筋の効果」を考慮します。せん断補強筋の意味は、下記が参考になります。

せん断補強筋とは?1分でわかる意味、役割、種類、フック形状、配置


せん断スパン比αは、曲げモーメントとせん断力、有効梁せいとの比率です。せん断耐力を増加させる係数なので、α=1として計算しなくても間違いでは無いです。せん断スパン比の求め方は、下記が参考になります。

せん断スパン比とは?1分でわかる意味、求め方、m/qd、割増係数


許容せん断応力度は、長期時の値を使います。下記が参考になります。

許容せん断応力度とミーゼスの降伏条件式の関係

短期時のせん断耐力の計算式

計算式を下記に示します。


Qa=b*j{α*fs+0.5*ft(pw−0.002)}


Qa せん断耐力

b 梁幅 mm

j 梁の応力中心間距離mm

α せん断スパン比

fs コンクリートの許容せん断応力度(短期時の値)N/mu

ft せん断補強筋の短期許容応力度N/mu

pw せん断補強筋比


せん断補強筋比の意味は、下記が参考になります。

せん断補強筋とは?1分でわかる意味、役割、種類、フック形状、配置


長期時のせん断耐力とは違い、せん断補強筋の効果を考慮します。

終局時のコンクリートのせん断耐力の求め方

終局時のコンクリートのせん断耐力は、前述した2式とも違います。終局時のせん断耐力の式は、建築物の構造関係技術基準解説書に詳しく書いてあります。下記の書籍をご確認ください。

建築物の構造関係技術基準解説書〈2015年版〉

まとめ

今回はコンクリートとせん断の関係、せん断耐力について説明しました。意味や計算式が理解頂けたと思います。コンクリートは、けっしてせん断力に強く無いです。せん断破壊が起きないよう、十分なせん断耐力を確保したいですね。下記の記事も併せて参考にしてください。

せん断破壊とは?1分でわかる意味、特徴、計算、危険性

せん断耐力とは?1分でわかる意味、求め方、コンクリートの式、単位


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