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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。
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＝16×δe
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。
- 梁 8倍
- スラブ 16倍
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。
- コンクリートが乾燥するほど、クリープ変形は大きい
- 部材寸法が小さいほど、クリープ変形は大きい
- 水セメント比が大きい（水の量が相対的に大きい）ほどクリープ変形は大きい
- コンクリートの空気量が大きいほど、クリープ変形は大きい
- 荷重が大きいほどクリープ変形は大きい
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）。
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