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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。


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。

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。

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記事を書いた人

ハナダユキヒロ／建築学生が学ぶ「構造力学」

難解な構造力学、建築構造の用語を分かりやすく解説する専門家。高等専門学校在学中から建築学生が学ぶ「構造力学」を運営。その後、国立大学大学院⇒組織設計事務所⇒弊サイト運営に従事している。

著書：「わかる構造力学/工学社」、「わかる構造力学 改訂版/工学社」

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クリープと変形増大係数の関係

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。コンクリートのクリープ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。


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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