【論 文】
UDC ;624
.
012.
35 :624.
04 :539.
37凵本 建 築学会構 造 系論文 報 告 集 第 418 号
・
1990 年 12 月Journal of Struct
.
Constr,
Engng,
AIJ,
No.
418,
Dec.
,
1990遅
れ
弾性
ひ
ず
み
お よ び
フ
ロー
ひ
ず
み
表 示 式
を 用
い
た
PC
部 材
の
ク
リ
ー
プ
変
形
と
ク
リ
ー
プ
係数 (
続 報 )
ON
THE
CREEP
DEFORMATION
AND
THE
E
Ω
UIVALENT
CREEP
FACTOR
OF
PRESTRESSED
CONCRETE
MEMBER
BASED
ON
THE
DELAYED
ELASTIC
AND
THE
FLOW
CREEP
OF
CONCRETE
(
Part
皿
)
六
車 煕
*,渡 辺 誠
一
* *Hiroshi
ハf
ひG
σR
σM
/1
andSeiichi
醐Z4
ハIABEIn the previous
paper
, the authorshad
carried out the creep strain analysis of prestressed con・
crete member underfollowing
assumptlonsfor
creep and crying shrinkage of plain concrete,
i.
e.
,
(1>proporUQnallty of creep strain to stress
,
(2>superposition offlow
creep strain,
(3 >same strain rate at the same time elapse afterloading
for
delayed
creep strain,
(4>neglect of creep re−
covery after removing the apPlied stress,
and (5)shrinkage strain curve similar toflow
creepcurve
.
However,
expressions obtained on the creeploss
in prestress and the time−
dependent strain
fprestressed
concre しe member showed that Lhe effect of the shrinkage of concrete upon those is only given as a functiQn offlow
creepfactor
of plaill cQncrete without regard to thedelayed
creepfactor
due
to the assumption of (5 ).
S皿ch a result seems tQbe
somewhat improper frQm the view.
point of analytical logic
.
Thus,
in
this study,
applying the assumption that shrinkage strain ofplain concre 亡e is in proportio算to the sum of flow and
delayed
creep strain,
the analysis of lossin
prestress as well as time
・
dependent
strain were carr 孟ed out again on the prestressed concrete meln.
ber,
and average axial and rotation creepfactors
for
calcuiating the axial creepdeformation
throughout the wholele
皿gth of member and creep rota 口ngdisplacements
atboth
ends of member weredefined
from the exprcssions obtained.
Also,
numerical calculation results of the prestress loss and creepdeformations
from
the equationsderived
in this study ob しained good agreements with thosefrom
previQus study.
KegwordS
:Prest厂e∬ed concr’
ete,
analrvsis げ loss inρra 吻 ∫∫time−dOPendent
strain,
eeuiv lent creePfa
‘’o厂1,
は じめに 筆 者ら は前 報1 ]に おい て, コ ン ク リー
トの ク リー
プひ すみ が遅れ弾 性ひずみとフロー
ひずみ か ら成り,
そ れぞ れ が異な る進 行 則2皆 持つ こ とを考慮 して,
プレ ス トレ ス トコ ン ク リー
ト(以下,PC
と略 記 〉静 定 部 材の プレ ス トレス力 減 退 量,
ク リー
プ変 形量の計算式 を誘 導し,
さ ら に,
ク リー
プ変 形 計 算に便 利に使 用で き る部材とし ての等 価ク リー
プ係 数を示 し た。
こ れ らの諸式の誘 導に あっ て コンク リー
トの乾 燥 収 縮ひずみの取扱いが問題と な る が,
前 報11で は収 縮ひずみ の進 行は重 畳 則の適用で き る フ ロー
ひずみの 進 行に相 似で あると仮 定し た。
そ の 結 果プレ ス ト レ ス力 減退 量 ま た は ク リー
プ変 形 量は,
近 似 的にコンク リー
トの フロー
ひずみ によ る もの と 遅 れ弾 性ひずみに よる ものとに分 離さ れ,
これ らの解 析を可 能 に した。
そ の際,乾 燥 収縮ひずみ はコ ン ク リー
トの フロー
ひす みの 中に含めて取 扱わ れ, 結果 と して収 縮の影 響は フロー
ひずみ に起 因す るプレス トレス 力 減 退量 また は ク リー
プ変 形量の 中に集 約 表 示さ れ る解の形となっ た。
一
一
方,PC
部材の み な らず鉄筋コ ンク リー
ト部 材 も含 む鋼一
コ ンク リー
ト複合構造 部材におい て,
コ ンク リー
トの乾燥 収 縮だ けによ る挙 動の 解 析 を 考えると,
コ ンク リー
トの 自由収縮を鋼が拘 束す る結 果,
コ ン クリー
トに は内.
部 応 力と しての 引張力が,
鋼に はこれ と大き さ が等 し い圧 縮 力が発 生し, コ ン ク リー
トに対しては引 張 力に よ る ク リー
プを考 慮して これを解 析 する ことにな る。
そ の際 収縮ひずみ をコ ンク リー
トの フロー
ひずみ に の み * 京都 大 学 教 授・
工博 * * 〔株 )伊 藤 建 築設計 事務所,
ス技 術センター
専 務 取 締 役Prof
,
of Kyoto Unlversityt Dr.
E【Lg.
取締 役 兼 (株 }セ ン トラ Director of tTO Archtects and Engineers lNC
、
and C.
T.
C.
1NC、
,
含め て解析する と, 遅れ弾 性ひずみ に は無関係に収縮に よる内 部 応 力が解 析され る こ とに なる
。
実 用 的に は起こ り得べ き収 縮ひずみ の影 響がすべて考 慮され て い るの で 矛眉は ないが,
論理の整合 性の 観点 か ら は,
収 縮ひず み の影 響がコ ン ク リー
トの フ ロー
ひずみにか か わ る部 分と 遅 れ弾 性ひずみ に か か わ る部分 と に 分離 表 示さ れ る の が 望ま しい。
以 上の観 点から本 報におい ては,
収 縮ひずみ の フロー
ひずみ および遅 れ弾 性ひずみへ の分離表示法 を考 案し,
前 報,]の 続 報と し てPC
静 定部 材の プレ ス トレ ス力 減 退 量お よびク リー
プ変形 量計 算 式,
お よ び,
等 価ク リー
プ 係 数の導 出 を行い,
前 報1]の 結果との比較検討を行っ た。
2.
乾 燥 収 縮ひずみ の取 扱い 前 報1 )において は,
乾 燥 収 縮の進 行はコ ン ク リー
トの ク リー
プひずみ のう ちフロー
ひずみ の進行に相似で あ る とし て取 扱っ た。 こ こ で は フロー
ひずみ と 遅 れ弾性ひず みの両 者を加 算し たいわ ゆる全クリー
プひ ずみの進 行に 相 似と仮 定し て取 扱 う。
し た がっ て, 時 間ti〜t
間に起 こる収 縮ひず み は次の よ うに表 示 される。
部材断 面 重心軸にお け る軸 方 向収 縮ひずみ :Sn
[ep(t
)−
OP(ti
)]………・
……・
………
(1
}St−
t,
=
ψn 部 材 断 面.
ヒ下 縁に おける収 縮 差 : ASn [OP(t)−
Q(ti)]…………・
…・
…・
〔2) △SH1 =
ψπ こ こ に,
Sn
:軸 方 向 収 縮ひずみ最 終 値 AS 。 :上 下 縁 収 縮 差 最 終 値 g(t):コ ン ク リー
トの ク リー
プ係 数 ψη :コ ン クリー
トの ク リー
プ係 数の最 終 値 コ ンクリー
トの クリー
プ係 数 q(t
)は フロー
ク リー
プ係 数 ψノ(t),
遅れ弾 性ク リー
プ 係 数 をOPd(t)と する と ¢ft
)一
ψ(ti)=
ep!(t
)−
q!(tL
)十 ψdω一
ψd(t
,);
q!(t−
ti)十ePd(t)一
ψ裡(ti}・
…・
・
(3) で表 示さ れ,
これ を式 (1)および (2)に代入す る と,
Sn
Sn
[ePd〔t
)一
ψd(ti
)]・
…
(4 ) ψf(t−
ti)十s
,−
tl=
ψn ψπA
・・一
ド馨
卿(t− t
・)・讐
[・・Cl(t
)一
…(・・)]・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
’
・
…
’
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
(5) とな り,
収縮ひずみがフロー
ひずみ に関 する項 (上 記 各 式の右辺第 1項)と 遅れ弾 性ひずみ に関 する項 (同右辺 第2項 ) とに分 離 表 示され る。
3.
PC 静定 部 材 単位材 長 当た り のプレ ス トレ ス力 減 退, お よ び ク リー
プ変 形 解 析 基 礎式 図一
1(a)に示 すPC
静 定 部 材の材 端A
か らX
の位置一
10
一
X PC 網材 e匚
A,
B
tr
!
Le
“
PC 鋼材 Ca ) θ.
.
い 量1・
A Be、
重 心 軸曇
玉
B ε t.
1− 一一
一 『 (b) 図一
1At
−
t I にある断 面X − X
を と り,
時 間 t= tiにおいて同 図 (b
) に示す よ う にプレス ト レス カPx
が偏心 距離 e= (断 面 重心軸か ら上にと る と きを正 )で導入 さ れ る もの と す る。
プレ ス トレ スカ だ け が作用す る もの と す れ ば, 導入後の 時間の経過と と も に起こる ク リー
プひずみ (プレ ス トレ ス導入に よ る弾 性ひずみ は除 外 )は, 前 報i )に示し た よ うに次式と な る。
た だ し,収縮ひずみ に関して は式 (1) お よび (2
> を使 用す る。
△Px
+ じ,
Px ・一 ・ニ
D
。 ・(t一
置1ト.
Dc
ヒAPx’
・
t−
t、
dep
(t−
ti)一
∫
D
。
°
一 .
碗dt
・
1
:
[・一
・側・
…・
一 ………・
(・) AMx.
置.
tlMx
e
・.
・一
・lrk ep(t−
ti)一
κc
.
‡△Mr .
凵 、 (t− ti
)一
∫
Kc
−・
dt
dt嚇
瞬 ・一
酬・
・
・
・
…一 …・
・
ω こ こ に,Pr
:導人プレ ス トレ スカ {圧 縮 を 正 )Mr
・Pxex
:導 人 プレ ス トレ ス モー
メ ン ト (断 面 上 縁 応 力が 圧縮とな るときを 正)A
、 : コ ンク リー
ト断 面積 (部材全 長に わ た り一
様)Ic
:断 面 重心軸に対す る断 面、
.
L次モー
メ ン ト 〔部 材 全 長にわた り一
様 ) Sn :断 面 重心軸にお ける コ ン ク リー
トの 自 由収 縮ひ ず みの最 終 値ASn
;断 面上 ド縁にお ける コ ン ク リー
トの 自由収 縮 差 (上縁 収 縮一
下 縁 収 縮が正の と き正)の最 終 値h
: コ ンク リー
トの断 面 高 さ Ec :コ ンク リー
トの弾 性 係 数
1
)c;EcAc,
Kc
=Eclc
また, プレ ス トレ ス力 減退 量解析基本 式は次の よ うに な る。
△
P。.
、.
ti+ぜ
ム几.
評
望(差
評
)d
孟一
7xPxq(t− ti
)+(・⊥
r.)D。、U(
基
1
+ ム譱
工
)
。
[P(t)−
ep(ti)]・
……・
・
……・
…・
・
……・
……・
(8 ) こ こに,
ax 十βx−
2 axflxDspx
「r
=
1
−
。xBx・
α・=
P
,+P。π KSP¢&
=
Kc+K。
、XDspx=EspAslt
じ,Kspm=Esplsn
=E
。p :PC
鋼 材の弾 性 係 数Aspm
:PC
鋼材の断面積1
。g :断 面 重心 に対す るPC
鋼材 断面2
次モー
メ ン ト (lspm
=Aspme
茎〉 ま た,
プレス トレスモー
メ ン ト減 退 量 は ∠SMx,
t_
tl; ∠L
正「 苫.
t−
t、
ex・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
一・
・
・
・
・
…
(9
) か ら計 算さ れ る。
4.
PC 静定部材単位材長当たりのプレ ス トレ ス力 減 退 量APx .
t−
t、
t お よび プレ ス トレ ス モー
メ ン ト減 退 量AII
(c.
t.
t、
の 解析 図一1
(a)に お け るPC
静 定部 材の材 端A か らx の位 置に ある断 面X − X
に お ける プレ ス トレ ス力 減退 量 APx.
t’
t,
は式 (8>を 解いて得 ら れ る が,
コ ン ク リー
ト の クリー
プ進 行 則が フロー
ひず みに対す る もの と 遅 れ弾 性に対 するもの とでは異な るので,
こ の ま まで は解が得 ら れ な い。
そこ で
,
前 報1)と同 様にAP
..
t−
t、
をフ ロー
ひずみ によ る項 APxf.
t’
t、
と遅れ弾 性ひずみ による項 APxCt,
ε一
酢、
の2
つか ら な る ものと し,
かつ,
td
ψ(t− ti
)fi
APx.
,−
t]
d匿
一
dε一
x
,
t (AP
..,
,.
,,
+AP。d.
t.
tl)[
’野
匸)・
d
響
」
‘匚)]
dt≒ズ
ム馬.
・画
雛
置1)dt
+
ズ
晦、
・画
罪
1)d
置…一 ・
・
…
(1
・) と 近似す る と,
式 (8}は 岨 ・.
・・+△几 …一
・+r・[
∫
じ4
几一d
♂+ズ
4
鑑一d置 d卿 (t
− ti
)dt
= ’ rxPz
[ψ!(t−
ti)十ψd(t− ti
}]dgd
(t−
ti…
) ・4
+(1
−
・7x
)D
・、xc(
ll
+ △諺
り
卿 (t−一
t、)・・1
−
7… s・nc(
Sn
ASnex
砺
+ q。h)
[qd・t・一
襯…・
…・
…………・
……・
……
(11
) とな り,
フロー
ひずみ に基づ く減 退 力APxノ.
t’
t、
と 遅 れ 弾 性ひ ずみ に基づ く 減 退 力APrd .
t’
t、とに分 離 解析する こ と が で き る。
す な わ ち ,・
フロー
ひずみ に基づ く減退力解析基本 式AP
・r,・−
tL+曙
ム込..
。 、d
讐評
d
置一 盛 碗
一
tD+(1一
た賑傷
+ △讃
り
・
9r(t−
ti)・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
t・
・
一
一
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
(12a
) ・遅れ弾性ひずみに基づ く減 退 力解 析 基 本 式AP ・
d・
1−
t、
+ 7。!
l
;
APxd.
。 、d
ψ蓄
診・)dt
−
7・
P
… (t−
tD+(1一
ゐ)唄
農
+4
潔
り
’
[ePd〔t)一
qd(ti
)]・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
t−…
t・
(12b ) と なる。 こ れ ら の各 式を初 期条件t
= t、でAPx
ノ,
t,
tl=O
,APXd.
t−
t、=
0の も とに解く。
まず,
(12a
)で あるが解 は次のよ うになる。
AP
・ ….
・,
一
[
Px・守
嘱
農
+4iSXI1
.
nhex)
]
・
(ユー
e−
「xPAt−
tl) )・
・
…・
…・
…・
・
……
(13)一
方,
式 (12b >はこ の ま まで は解け な い の で, 次の 工夫を行 う。 す な わ ち,
既に前 報 2〕で述べた よ うに ψd(t)=
ψdπ(1−
e−
k’
t )・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
一・
・
・
・
・
・
・
・
…
(14) こ こ に,
ePeln:遅 れ弾 性ク リー
プ 係 数 最 終 値h
,:実 測 遅れ弾 性ひず み一
時 間 曲 線か ら決ま 実験定数 と表すこと がで き る か ら, ¢d(置一
ti)=
ψdn(ユー
e−
h “t−
t’〕 )=
ePdneicttL(eliC’
t’
一.
e−
it’
t}=
eltltl[¢d(t}一
ψ己(ti)]…
’
…
’
・
・
・
…
”
(15 ) と な り,
これ を式 (12b )に代 入 する とAP
。 。.
,−
ti+ぜ
△堀、
t−
t,¥
td (tt−
t・)dt
一 出 %(t
−
ti>+(1一
淞 餌(
ll
+ △器
り
・
e−
k’h ψd(t−
tl)・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
9・
・
・
・
…
一一・
卜
一・
・
…
(16
〕 とな る。
し た がっ て,
式 (16)は初 期 条 件 t= tiで APxd.
t−
‘,=
0の もとに解く こと がで き る。
解は次の と お りであ る。AP
・d・
t−
・,
一[
Px
+ 1誹
・_(
象
+ △讃
り
・一
・1 ・・
]
・
(1一
θ一
VxmPdit−
tO)’
・
・
・
・
…
9・
・
・
・
・
・
…
一・
r
(17)一
一
し たがっ て
,
プレ ス トレ ス力 減 退 量APx .
t−
t,
は次 式で 表さ れ る。
△Px .
t−
ti=
=
A
PXI.
t.
tl十APXd .
t’
t匸
一
[
Px
+守
唄
ll
+4iSl
l
・ . nhex)
]
・
(1−
e−
一 暢+[
P
・+1
.
1
’
;
;
.
k
rxつ躑
像
+翌
誰
)
e−
・・ltl]
・
(1−
e−
7=
Ptalt−
tL) )………・
…………
(】8
)また, プレ ス トレス モ
ー
メ ン ト減退 量 AM エ.
t−
t、
は式 (18
>を式 (9)に代入 し て次の よ うに な る。
AMx .
t−
tl=
AMxt.
t t、十AMrd .
t’
t霾
=
APxr.
t−
tlex 十△P
加、
Hl θ」じ一
[
Mx ・ ’毒
た ・・ 。(
。1
譯
。 +.
飴
)
]
・
(1−
・r・tepAt−
tlb)+[
Mx +学
’
・K
・pr(
Sn
ASn
,,。。;.
+φ誘
)
e−
i・・
tl]
・
(1−
e一
γxepalt一
ε’1 )・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
99・
…
(19) こ こ に,
AMxf .
t−
t、
,およ び AMXd.
tt]
は そ れ ぞ れ フ ロー
ク リー
プひずみ およ び遅れ弾 性クリー
プひずみ に よ るプ レス トレスモー
メ ン ト減退 量で次 式で表され る。AM ・
f・
・一
・,
−
APx ・・
t−
tle ・一
[
Mx+!
−
III
.
krx
’
K
・pm(
Sn
ASn
姦と。 +姦
万)
]
(1−
e−
v… d・t−
・・
ll )・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
一
・
・
・
・
・
・
…
(20a ) △M。d−
t−
t]
− APXd .
、.
・、、
em−
[
Mx
+ 1−
7x・
D。
pm(
Sn
ASn ψ。θ. + ep。h
)
・一
舳]
・
(1−
e−
「xPdit−
;11 )・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
(20 b)5.
軸 方 向ク リー
プひずみお よび 回 転ク リー
プひずみ 図一
1(a)の断 面X−
X に お け る軸 方 向ク リー
プひず み εx.
t.
t、
, お よ び回 転ク リー
プひず み 佐.
t’
tL は前 項で 求めた △Px.
t’
tl,
お よ び △暁.
t.
t、
を 式 (6
)お よび (7) に代入 して求め る が,
その際,
式 (6}お よび (7)に おい て もAP
..
t’
t]
,
お よ び △1臨 + εL の解 析の場 合と同 様に,
それ ぞれ の右 辺の第 3項に式 (10
)の近 似を適 用 し て 各 式の 右 辺を フ ロー
ク リー
プひ ずみに関 す る項 εx∫.
t.
tl,
er/.
t’
tL と 遅 れ 弾 性 ク リー
プひ ずみ εエ
Ct.
t−
t、,
erd、
t t,
に関す る項に分 離 し,
前 項で求め た △Pxf、
L−
t、
,
△ 」 。.
t−
,、
,
△MXf.
t.
t,
, お よ びAM
.d.
t’
t,を それぞれ代.
人 し,
あわ せて式 (15) も適 用し て εx、
t−
tt,
e.、
t.
t、
が計 算 さ れる。
途 中の計 算は省 略し結果だ け示す と 次の よ うに一 12
な る。e
・.
・−
tl一
ユ語
{
葺
[(1−
・−
7・
P・ ・−
h] )+〔1−
e−
T=
Pblt−
to )]+1
孟
潮
二
鉱
佐(
ll
+ △譱
り
・
[(1−
e−
7「q’
lt−
t’)十 e−
lt’t’(1−
e−
「xOdlt−
t「b)]+(ユ
ー
砿
聶
唯
誠
(
1鮨
舞
一
1≒
△潔
り
[rp(t
)一
ψ(t1
}]…一
(21)e…
.
・,−
1ヂ筆
[(1−
e−
7・
….
tl・ }+(・一
・−
7・
・…一
・・
1)]+ 1
「
…
タ
α
:
.#
:
x(e
≡
≡
ぎ
塞
焼(
s
π ASn ep。e。 +姦
π)
・
[(1−
e−
T=
9’
Jtt−
tl) )十 e冒
κ’
h (1−
e−
7xPtdit→
h,
) }]・・1
−
r・・詳
謡
。&(
、飴
、
睾轟
)
[・・O
)−
9(t ・)]・
・
一 …
(22) 式 (21) お よび式 〔Z2)に お い てP。
h.
=
= ・,
識
≡
鶉纛
・繋
)
M
。h.
x一 κFi
;鍛
≡/
lal
) .(
Sn
ASn ep。ex + ψ。h)
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
一・
・
・
…
(23) 1−
7x [(1−
e−
7xePAt−
tt)) ep。Kt
− ti
>=
十〔1−
e−
「=
palt−
L’
] )]・
tt・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
〔24
> 1−
7x [(1−
e一
瀞 胆 り qsh(t−
ti)=
十e一
簡εL (1−
e−
7「qdit−
t’/ )]・
・
…
tt…
(25) と お けば,
・x
、
・.
tL一
盈
卿一
t・)+ P芳評
輪・(t−
ti)+(1譎 ) 砺
毒
畭
面
(
i
1
:
一
荒
鋸
工)
[・ω一
e・… )]・
一
e、,
.
・・.
t,一
籌
卿一
研憮
嘱
・(t− t1
}・〔
1一
ゐ毒
写
誌
(
書
忍
錦
1
編
1
夛
。
)
[・・tト 州……
・… とな る、
す な わ ち,
式 (26
) お よび式 (27)の右辺第 1 項は式 (24)で表さ れ るクリー
プ係 数 を もつ無 筋コ ン ク リー
トに, プレ ス ト レス 力 島 お よ び プレ ス トレ ス モー
・
メ ン トMx が持 続 載 荷する場合の ク リー
プひずみ, 有辺 第2
項 は式 (25}で表され る クリー
プ係 数をもつ 無 筋コ ン ク リー
ト に式 (23)で定 義 さ れ る等 価 収 縮 軸 力P。
h.
rお よ び等 価 収 縮 曲 げモ
ー
メ ン トM
。h.
x が持 続 載 荷 する 場 合の ク リー
プひずみ, 右辺第3
項は部材に対する収 縮 ひずみ の補 正 項とみな す こと ができる。
し た が っ て,
式 (24)は PC 部材の 任意 断面におけるプレ ス ト レスに 対する等 価ク リー
プ係数,
式 (25)は等 価 収 縮 応力に対 す る等 価クリー
プ係数 とみ な すこ と がで き る。
以 上に述べ たPC
静 定 部 材の 任 意 断 面に お け る ク リー
プ表 示式は不 静 定架構の 解析に利 用する の に は複雑 す ぎる。
そ こ で 為ψメ護一ti
)お よ び たψαω一
ti)が一
般に は1に比べて十 分 小さい 値であ ること から,
1−
e−
7「
9At−
t’
) −7
.ePf(t−
ti)……・
・
………
(28) 1−
e−
7xqdit−
t’
) ≒7xqd(t−
ti> の近 似 を式 (21
)お よ び (22)に適 用し,
簡 略化を は か る。
す な わ ち,
式 (28)の 近 似の もとに, 式 (21)お よ び (22 )は次の よ うにな る。e…
.
・、
一
(1−
7x)影
(t−
t・)+(1
一
組
歳
芻
一
、毟
幹離
り
・
[ψ(t
)一
ψ(ti}]・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
(29)
e
・・
t−
tl− (1一
た)笠
・(t−
ti)+(ユ
ー7x
)(
1一
1ASn
盈 Sn α=
ep。h
1一
βxq 。e.
)
・
[ψ(t
)−
p(ti
)]…・
・
…・
・
………・
……・
(30 ) さ ら に,
等 価 収 縮 軸力P。
h・
x,
等 価 収 縮 曲げモー
メ ン ト Msh.
x を,P
・
h・
・−
Dc
(
ユSn
ax AS。ex l− fl
, P。 1一
αx ep。
ん)
M
・
h・
・
−Kc
(
l AS 。 盈Sn
ユー
ax ep 。h l−
& q。e.)
’
………・
t・
……・
・
……
(3ユ) フ レ ス トレ スお よび等 価 収縮応力に対する等 価ク リー
プ 係数 ep。r(t−
ti〕,
ep。
h(t−
t,)を ψρr(t−
ti)=
(1−
7.〉ψ(t− ti
)・
tt・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
(32) ePSh(t−
ti)=
(1一
7x)[ep(t
)一
甲〔ti〕];
ψs 見(t)−
ePsh〔ti)一・
・
…
t−・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
〔33> と お けば,
式 (29)お よ び (30 )はそれぞ れ,
Ex…
号
卿一
研ぞ
岸
[伽 ω一
・・。h(tl)]’
”1’
’
’
”鹽
”鹽
鹽
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
一一・
〔34)e
・・
t−
tl一
砦
卿一
t・)+M
裁
−
[帽 彦ト rp。
h剛”鹽
鹽
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
一・
・
…
一・
・
・
…
一
…
(35) と なり,
式 (32)お よび 〔33)の 等 価ク リー
一
プ係数 を用 いて PC 部 材を無 筋コ ン ク リ・
一
トと同 様に み な して 取 扱うこ と がで きる。
な お,
式 〔32>お よ び 〔33)は式 (24
)お よ び (25) の等 価ク リー
プ係 数に式 (28
)の近似を適 用し て得ら れ る。
また, 式 (
32
)お よ び 〔33
)におい てプレス トレ ス導 入材 令 を ti= Oと す れば,
ψpr(
t
)= (1−
7x)ψ(t)=
ψsh(t)・
・
・
…
一
・
・
tt・
・
・
…
一
(36
} と なり, 基本的に はプレス トレ スおよび等 価 収 縮 応 力 度 の両 者に対し て式 (36 )で表さ れ る等 価ク リー
プ係 数を 適用す れ ばよい こ と になる。 た だ し,
適 用にあたっ て,
任意 材 令 tiからプレス ト レスが導 入 される場 合には,
軸力また は曲げモー
メ ン ト の 持 続 作 用に対す る ク リー
プ係 数と して ば ψρ。
〔t− tt
> を,
収 縮に 対 し て は ク リー
プ 係 数の 差,
すな わ ち,
qρr(t)一
ψρ
。
(ti
)(:
・・
ep。
h(t)−
ePSh(ti))を用い る。
こ の こと は 無筋コ ン ク リー
トに一
定持続 応 力 を tiか ら載 荷す る 場 合の ク リー
プお よ び収 縮ひずみの扱いと全く同 様であ る。
な お,
フ レ ス トレ スカおよ びフレ ス トレス モー
メ ン ト 減退 量計 算 式 (18}およ び (19
)に式 (28
)を適 用 すれ ば 次式を得る。APx .
t,
tt≒7x
Px OP(t− ti
)+(1
一
肱 ∬傷
+4i
“Zli
.he
り
・
[ep(t
)一
ψ(ti)]……
一・
………・
…
(37
) ム臨.
t−
tl≒ 7xMxψ(オー
t1) +〔1−
Ol・
)K
・nr(
Sn
ASn ψ石 +6
.lil
,h
’
)
・
[ψ(t)−
P(t1)]・
・
・
・
・
・
…
rP冒
・
…
7・
・
…
(38>
6.
部材全 長に対 する ク リー
プ変 形 式図
一
2(a)に お い て材 端か らコcの位置での 単 位 長さあ た りの軸 方 向 変 形を ε、,
,−
t,
, 回転ク リー
プ変 形 を佐.
t’
t、
と す れ ば全 材 長に対す る軸 方向ク リー
プ 変 形 δ、−
t,
お よ び材 端A に対す る B端の相対 回転ク リー
プ変 形 it tl (反 e,
の正の方 向 xenypC 鋼 材 A匝
__
IB
(a )静定部 材廿
一’
に
一
一一
『 『
B δ,
一
、
1 (b) 舳 方向 ク リー
プ変 形 lt−
tl=
i^・
・
一
・ 广 IB.
t.
、
『 Ai,
.
、
−
tlB i^.
L−
、L(C)回転ク リ
ー
プ変形 図一
2一.13 一
時計回りの回転を正) (図
一
2(b),
(c)参 照 〉は前
報1 )で 述べ た よ うに材 長に わ た り,
それ ぞ れ積 分す るこ とに よっ て求め ら れ る。
し か し,
これ は煩 雑な ので,
近似 計 L 算と し て部 材 全 長に対す る平 均 軸 方 向変形 εa.
t−
tl,
お よ び平 均 回 転ク リー
プ変 形 e。.
,.
t1を用い た計算式 を求め る もの と す る。
計 算 式の誘 導 方 法は前va1
}と ま っ た く同 様に して行う。
こ こ で は誘 導 過 程は省略し, 求め た結 果の みを.
下 記に示 す。
・
部 材 全 長に対する軸 方向ク リー
プ変 形Et
一
尉
号
1
卿一
ti)+屠
気
・(t−
tl)+(1
一
艦
菰
¥
歳
(
τ气
禽
荒
△諭
[・ω一
・ω ]}
・一
(39)・
部材全 長に対す る回 転ク リー
プ変 形‘
∴
一
{
砦
伽 帳 研竪
肱
・(t−
ti)+(1二
噛
菰
囓
歳
(
1气
籌
一
叢
。ll
。)
[・…一
・… )]レ
・
一 ・
・… こ こ に,・。
一
}∬
肋 , M・
一}
∫
廠
・
。
一
}
∫
‘ 磁,
・・
一 刀降
洗
a α a+βα一2aa
βa.
Kspa
βα
;
瓦
+ κερ α・
7a=.−
1一
α αβαo_
一
}
∬
D
_d
・c一
学
∬
面d
炉E
記 脚.
駈
一
}∬
κ。 毋d
・・一
今
・ズ
紐
伽一E
・pJ・paP
。・a− D
・詳
窪
三
島
&(
舞
+ △請
α)
M
。
ha=
Kc 。。駕
≡
鍮
(
Sn
ASn ψ。
e。
+ ep。
h)
1一
ゐ [(1−
e−
7aPft−
h〕 ) ePpr(t−
ti);.
十(1−
e−
Ta9’
alt−
tL/) ] 1−一
7a [(1−
e−
VaP」 t
−
t’
] ) ψ.
h(t−
t1);
十(1−
e−
Vae’
dit−
tコ
1 )]・
・
・
・
・
・
・
・
…
一
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
卜
・
rr−一・
…
(41>ま た
,
実用 近似 式は式 〔34)お よ びC35
)と 同 形で・
副
急
卿一
・試
静
・t−
t・lll
.
.
.
.
.
,
、
鹽
昌
.
.
.
.
7卩
・
・
・
…
7F鹽
・
・
・
・
・
・
・
・
…
7
(42)14
i
、一
,、
一
{
砦
伽 (t− t
・)+卿 二ti)
レ
・
・
一・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
一
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
(43> と表さ れ る。 こ こに,
P
。h。−D
・(
lSn
α。
△s。
ea1一
β。 ePn 1一
α。 ep。
h
)
M
。
ha=
Kc(
l ASn βaSn
1一
αα ¢n〜t l一
βα 9)nea)
epρK
t− ti
}=
{1一
為)¢(置一
ti) 甲s 九(t−
ti)=
(1一
扮[ψ(t)−
ep(ti)]・
…
(44)また, 平均フ レ ス トレ スカ
,
お よ び平均プレ ス トレス モー
メ ン ト減 退 量 計 算 式は下 式で表さ れ る。
△P。
.
,一
、、≒7。P。ψ(t−
ti)+(1
− 7a
)P試
舞
+ △器
α)
・
[ψ(t
)−
9P(ti)]・
・
一
・
・
・
・
・
・
…
:・
・
・
・
・
・
・
・
…
(45 )AMa .
t・
tL≒7aMaep(
t− t
】1
+〔1
一
弧 但(
Sn ASn ep。
e。
.
+.
弼万)
・
[ψ(t
>一
ψ(ti
)]・
・
・
…
7−・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
(46}7.
数 値解析による比 較前
CU1
) で述べ た例 題.
〔図一
3参 照 )につ い て,
本 論文 の クリー
プ 変形式 を適用 し そ の比 較を行う。
導入プレス.
トレ ス :P =
2×90=
180t弾 性 係 数 :コ ン クリ
ー
トE 。=2.
7
×]05kg
/cmZ PC 鋼 材 ;Es
ρ=
20.
O×105 kg/cm2PC
鋼 材の断面積 :.
A。p=
13.
9Cm2 偏心麟 ・・。一一
・・(
i
)
(
・号
)・m (F・
M
・1
・e・正) コ ン クリー
トの クリー
プ係 数: q(t)=
φノ(t)十 ψd(t)=2●
6
(1−
e−
P’
13St)十 〇.
4(1−
e−
o.
3Et)似孟
一
tD; epr(t−
ti)十〇Pd(t− ti
〕=
2,
6(e−
o’
11St’
−
e−
o『
13St)十 〇.
4(1−
e−
e.
35[t−
L’
)9)ノ(
t− ti
}=
ψノ(t〕一
ψ∫(ti
}= 2.
6(e−
o’
13Sh−
e−
o.
ISSt }ψ証(
t− ti
)=
0.
4(1−
e一
〇』
lss〔t−
t]
} )ψ(t)
−
P(t])=
ep1{t−
t1)十ψ己(t)−
ePd(ti)衵
君 … 7 x 乂 ex邑
卩
50 〔 重 ) (L一
‘ ).
゜一
「 A PC隅 材 5一
1Σ2 φ匠
2r詔
一
ヒz5駈
x 置 2 ’;
τ5D 巴 A M;
−
2t5.
・
重500 呟詛 【1己
3より侮.
用 B 図一
3
=
2.
6(e〒
o・
13Stl−
e−
o・
L3Bt) 十 〇.
4(e−
o’
35 翫一
e−
o.
35つ 屮甥=
3.
0, ¢p/n= 2.
6 収 縮ひずみの最終 値 :S
。=3.75
×10
一 上 下 縁 収 縮 差 ;AS
η≡O
と し て計算に必要な数値を求めるとAc=
75×40=
3000 cmZAs
ρa=
・
Assuc=
ASP=
13.
9cmZIc
=1.
41×106 cm ‘Dc=EcAc=8.
1Xloskg
K
。・
=
E。lc=
3,
81×101 ’kg・
cm2 式 (41)よりP
α=180
×103kg.
Ma=−
1500×103kg・
cm eat8.
33 CInDs
ρa=
=
O.
28×loskgKSpa
≡
O.
463×10Skg
・
cm2 aa=
0.
03341, βα=
0.
00012, 7a=O.03353
こ こで プレ ス トレ ス を t,≡
3 (3週 )よ り導人 し た と きの t→ D。 の場合につ い て.
計算す る。
・
精 算式 区 分 求 積により求 める ・・一
イ
ε一 1・x一
・∬
甜ll
語
譜
帯
[(1−
e−
・・… ).
!
一
たO
.
03341.
(
i一
βr) 0.
03341+0.
93318βx (1一
βx)×3
・
75認
゜一
‘
×(e−
・:・… + ・一
一 ・ ・ )}
・・c;
1.
0080cm i・−
ti−
x
[
e… 緯一
2∬
°{
1ヂ
ユ欝嬬
警
[(1−
・−
1・
T2T・ )・・1
−
e−
一 ・]・−
i
・
lxfrl
.
。.
。、舞磐
撫
焼×
WW
”.
5
。 Xx’ , ° . ‘ [(1−
・一
一 〉 十 e鹵
D36x3 (1−
e−
o’
4 7=
〉]十(1−
7r) 1−
D.
03341B.P
.幽
一.
一
.
.
−
X3
鑷
客
土×(・一
一十〈1
−
e−
o 衡 )]十 7x O.
03341十 〇.
93318盈 3.
75×10−
, [(1−
e−
1・
TZ7x ) ×.
.
.
.
3
’
.
6
+ e−
D『
36×
3(1一
θ一
゜’
働 ]+(1−一
7x>0.
03341
(1−
Bx
)fix
X・
近似解 式 (41) より巫
一
・8・
82
・, (1一
嵐
瀬臨
一
・8・
831PSha
= 10.
090 X IO4kg
Msha=1.
9784
×104
kg ・
cm ψρ7(t− ti
>=
1.
9988 ψs 九(t−
ti); 1.
7453 式 (39
>,
(40) より・1
−
tL−
(
WW
/
1
× Xi , °i
・1・
9・88+1
鼎 よ
゜ 4 ×L
・453 3.
75×10−
4 0.
00012 十28.
831×0
.
99988×.
.
5
:0・
[・… e−
一 + … e’
・・
1・… ]}
×15・・=
0.
9936cmi
・.
,,一
(
k
’ 、1
辮
13X
・・
998・+鴇灘
‘ 〉く1.
7453十28陰
831×
(
0.
OOO12
×3.
75×10
−
d O.
99988>〈8.
33×3)
・e−
°・
’剄
d
… 11.
・63・1・一
・ ・ad.
・
[・・
4×e−
一 + ・.
・・e−
e13s・3]}
・ ・5・・=− 11.683
×10
−
3rad ・実 用 近 似 解 式 (31 )よ りPsha=
10.
126×lonkg
Msha=
=−
O.
0686×1びkg・
cm 式 (32), (33 )よ り ¢pr(t−
ti);
2.
0476 ψ3h(t−
ti)=
1.
7923 式 〔42) 〔43)よ り 180×IO3 ・t−
ta≒(
lll
欝
・・D476+罕
雛
゜ ’ ・ … 923)
×1500=
亅.
0186cmi
‘.
鴫
牆
ll
’ − 6−
、
1
嬲
禦
Xl
.
792
・)
・15・・一一
1・.
・・7×1・一
・rad これ らの結果と前 報の値の比較を表一
1に示す.
算 A) (0.
998) 6 (0.
982) 3 上段 前 報 計 算 値 F段 本 論 文 式 値 ( ) 内 本 論 文 式 / 前 報 式 表一
1 プレス トレスによる ク リー
プひずみ の各 計 算 式に ょ る比 較一
一
.
解 近 似 解 (B) 実用 近 似 解 (C)レ
A%
A 1.
Ol25 1.
0431 1.
OD211.
0324 98) (0,
98D (0,
977> 0,
9936 置.
0186 0,
9B571.
0105一
12.
094一
12,
ID5 1.
D7351,
0744 82) (0.
966) (0.
999).
・
11,
683一
12.
D97 1.
05601,
0934以上の結果か ら, 前報 1]に おい て乾 燥 収 縮ひずみ がフ ロ
ー
ひずみ に相 似に進 行すると仮 定した場 合と本論 文で 述べ た全ク リー
プひずみ,
す な わち,
フロー
ひずみ と 遅 れ弾 性ひずみ の和
か ら な る ク リー
プひずみ に相似に進行 する と仮 定し た場 合とでは精算解に おいて,
約 2%の 差 異で本 論 文 式の 値が小さ くでた が, い ずれ の計 算式で も大 差は ない といえ る。 ま た精算式に対してい ずれ の近 似 式 も軸変形で約2
%,
回転変 形で は,
近 似 式で5.
6%,
実 用 近 似 式で 9%の 差異であ り,
実用 近似 式で も十 分 であろう。8.
結 筆 者ら は前 報i )に おい て,
コ.
ンクリー
トの ク リー
フひ ずみ が遅れ弾 性ひずみ とフロー
ひずみ か ら成 り,
そ れ ぞ れ が異なる進 行 則 を持つ こと を考 慮 して PC 静 定 部 材 の ク リー
プ変 形 量の計 算 式を誘 導し た“ そ.
の 場合の乾 燥 収 縮ひずみ は フロー
ひずみ に相似に進行す る と仮 定して 計 算 式 を 導し た。し か し本 報では は じめに述べ た よ うに, 論 理の整 合 性の観 点 から,
ク リマ プ係 数が 遅 れ弾性ク リー
プひずみ お よびフロー
クリー
プひずみの和か ら な る と す る全クリー
プ係 数に相 似に進 行 する と仮 定し,
静定 部 材の 自由ク リー
プ変 形 (軸 方 向ク リー
プひずみ お よ び 材 端回転ク リー
プひずみ)の計算式 お よ び等価ク リー
プ 係 数 を導い た。
そ し て,
前 報T) の 解 析 例に適 用 し,
数値 計 算に よる両 者の比 較を行っ た が ほ ぼ同一
の計算結果 を あた え る。
よっ て本 論 文で述べ た全ク リー
プひずみ によ る クリー
プ解 析 式の 方が,
乾 燥 収 縮が ク リー
プひずみ に 相似に進 行す る と い う論 理の整 合 性に適し た計 算 式と い え る。
参 考 文献 1) 六車 煕,
渡辺誠一一
:遅れ弾 性ひず み お よ びフロー
ひず み表 示 式を用いたPC 部材のクリー
プ 変 形 とクリー
プ 係 数,
日本建 築 学 会 構 造 系 論 文 報 告 集,
第408号2 月,
pp.
31〜
41,
1990 2) 渡 辺 誠一,
六車 煕 : コ ンク リー
トの ク リー
プひずみ に 関す る一
考 察一
遅 れ弾 性及び回復クリー
プσ)PC 静 定 部 材の ク リー
プ 解 析に及 ぼ す影 響,
日本 建 築 学 会 構 造系論 文 報告 集,
第402号8月,
pp.
71−
78,
1989 3) 坂 静 雄,
六車 熈:プレ ス ト レ ス トコ ン ク リー
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pp.
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六車 煕 :プレ ス トレ ス ト.
コ ンク リー
一
卜材の 緊 張 力 減退に関す る 研 究 〔2),
日本 建築 学 会 論 文 報 告 集,
第64号,
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昭和35年2月 5} 六車 煕 :PC 部 材の ク リー
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日本建 築 学 会 論 文 報 告 集.
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pp.
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昭和36 年 10月 6) 六 車 煕 :ブレ ス トレ ス トコ ンク リー
ト不静 定架 構のク リー
プ応 力 解 析 (.
1〕,
プレ ス トレス トコ ン クリー
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0ct.
1965 7} 日本建築学 会 :プレ ス トレ ス トコ ン ク リー
ト設 計 施工規 準・
同解 説,
19878) CEB
−
FIP :Model cQde for Concrete St.
luctures,
19789>
.
百島 祐 信訳,
H,
リッ シュ・
D,
ユ ン クビル ト著 :コ ンクリ
ー
ト構 造の ク リー
一
プと乾燥収縮,
鹿島出版 会,
1976(1990年7月 10