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コンクリートのクリープってなに?その原因と、変形増大係数の関係

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コンクリートのクリープは、鉄筋コンクリート部材を設計する際に大切な概念です。実務では変形増大係数という形でクリープ現象に対処しています。今回は、コンクリートのクリープと、その原因などについて説明します。

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コンクリートのクリープってなに?

コンクリートのクリープとは、


部材に荷重が作用し続けるとき、時間の経過と共に「変形が増大する」現象


です。長期荷重は、常時部材に作用し続けます。※長期荷重については、下記が参考になります。

長期荷重・短期荷重

固定荷重ってなに?1分でわかる意味と種類

積載荷重ってなに?1分でわかる意味と実際の構造計算


例えば粘土の上に重りを載せます。そのままの状態で1日、10日、100日と置いておきます。すると100日後は、初日に重りを載せたときより変形が大きくなっています。これがクリープ現象です。


クリープはコンクリートに関わらず、木、アルミなどの材料で考えます。その中でも、コンクリートはクリープが進みやすい材料で、それらを考慮した設計が必要です。

クリープと変形増大係数の関係

では実務では、コンクリートのクリープをどのように考慮しているのでしょうか。クリープは時間の経過と共に変形が増大する現象です。よって、あらかじめクリープによる変形の増大量を見込んで断面の大きさを決めます。


この「あらかじめクリープによる変形の増大量を見込む」ことを、「変形増大係数」によって行います。下式をみてください。

δdは変形増大係数を考慮した変形量、δeが考慮前の変形量、16が変形増大係数です。あとはδdが規定値(L/250など)を満足すれば良いのです。


コンクリートの変形増大係数は部材毎に、下記の設定がされています。

スラブは、私たちの生活に密接しているので、より大きな変形増大係数を考慮しています(使用上の制限が厳しい)。

鋼はクリープしない(※余談です。飛ばしてもOK)

ところで鋼材は、変形増大係数が1.0です(つまり、無し)。鋼は他の材料と違い、クリープは起きません。


実際私は、大学院生のときに高力ボルト接合部のクリープ現象の実験をしました。ボルトに張力を導入してから1ヶ月経過しても、全くクリープは起きませんでした。

クリープが増大する原因

コンクリートのクリープが増大する原因を、下記に示しました。

荷重が大きいほどクリープ変形は大きくなることや、コンクリート内の空気量(空隙)が多いほどクリープ変形が大きくなる点など、すんなりイメージできると思います。

まとめ

今回は、コンクリートのクリープについて説明しました。クリープの意味が分かって頂けたと思います。併せて変形増大係数も覚えておきましょう。※下記の記事も関連記事として読んでおきましょう(ヤング係数比はコンクリートのクリープを考慮して決められています)。

ヤング係数比ってなに?1分でわかる意味と、Fcとの関係

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