<4D F736F F D C082CC8BC882B08B7982D182B982F192668E8E8CB12E646F63>

6.RC 梁の曲げ及びせん断試験

6.1 目的

•RC 梁の基本特性を、梁の曲げ・せん断実験を通じて学ぶ。  RC 梁の断面解析を行い、実験で用いる梁の曲げ及びせん断 耐力、荷重変形関係を予想する。  梁のモデル試験体を用いた実験を通じて、荷重と変形の関 係、ひび割れの進展状況、最終破壊性状等を観察する。  解析の予想と実験結果とを比較し、解析手法の精度につい て考察する。  梁の様々な耐力･変形能力･エネルギー吸収能力について考 察し、現行の設計基準における関係項目の理解を深める。 梁の耐力 曲げ耐力、せん断耐力のうち小さいほう 梁の変形 曲げ変形+せん断変形

6.2 梁の寸法及び配筋詳細

6.3 材料の特性

コンクリート Fc=24N/mm2 _{(実強度 σ} B= N/mm2) 主筋 SD345 2-D13 Ast=254mm2 (実強度 σsy= N/mm2) せん断補強筋 SD295 2-D6 aw=64mm2 (実強度 σwy= N/mm2) Es=2.05×105N/mm2 鉄筋コンクリート単純梁の曲げ破壊 コンクリートの圧壊 引張鉄筋の降伏 a/d＝1.66 a/d＝1.66

6.4 曲げ

1)曲げひび割れ

•曲げひびわれモーメント-曲率 に関する計算値 ①略算 断面内の歪分布が右図（a）の時、曲げひびわれ発生時の断面応力分布は 実際は右図（ｂ）に近い分布であるが、略算で計算値を求める場合には図 （ｃ）の等価な線形弾性分布を仮定し、さらに鉄筋の存在を無視する。こ の時の曲げクラックモーメントは、

6

2

bD

f

M

_cr



_t



（１） こ こ で

f

_t は 曲 げ 強 度 （Modulus of rupture ） で 、 B t

f



0

.

57



(N/mm2_{)と仮定する。} ②精算 鉄筋を考慮した場合の上端からの中立軸位置間での距離

(

x

_n

)

₀は、 鉄筋断面を n 倍した等価断面を用いて、上端からの断面１次モーメ ントを等価断面積で除することにより求めることができる。

)

(

2

2

2

)

(

₀ 2 2

d

np

D

d

np

D

nA

bd

d

nA

D

bD

x

t t t s t s n

_











（２） この時の断面２次モーメントは 2 3 3

)

(

3

)

(

3

t n n n

x

d

bd

np

x

D

b

bx

I











（３） これを近似的に、コンクリートのみの断面２次モーメントを I0とおいて、

))

2

5

.

1

(

1

(

0









I

np

_t

I

で算定することもある。 引張り側の等価断面係数は、

Z

₀



I

/(

d



x

n

)

であるので、これよりクラ ックモーメントと曲率は、 0

Z

f

M

_cr



_t





_cr



M

_cr

/

E

_c

I

₀ •ひびわれ発生後のはりの中立軸位置と曲げ剛性の計算式 t s c n n t s s

A

x

x

d

nEc

A

Es

T











、

C



c

Ecx

n

b

2

1





T=C より、

d

np

np

np

x

_n

)

(

(

_t

)

2

_{t t}

)

(

2 2







（４） この時の断面２次モーメントは (a) (b) _(c) _tB fct B B xn d εc εs d -xn ＝εc d- x_x n n d b Ast d:有効せい n Ast 有効断面 d b D

C

c

Ｔ

ｓ j

bd

A

p

st t



t f

2)曲げ降伏

•曲げ降伏モーメント、曲率の計算方法 断面内の歪分布が右図（a）の時、引張主鉄筋降伏時の応力分布は 右図（ｂ）に示すようであるが簡単のために図（ｃ）の如く中立軸 以下のコンクリート引張分担を無視し、中立軸より上の圧縮応力分 布を線形と仮定する。これより、引張り、圧縮力は、

bd

p

nEc

A

nEc

A

Es

A

T





_{sy st}





_{sy st}





_{sy st}





_{sy t}

b

Ecx

x

d

x

b

Ecx

C

_{sy n} n n n c















2

1

2

1

軸力の釣り合いから

b

Ecx

x

d

x

bd

p

nEc

_{sy n} n n t sy











2

1

0

2

2

2 2

_

_

_

d

np

dx

np

x

n t n t



np

np

np



d

x

n t

(

t

)

2

t 2

_







（６） このときのモーメントは

)

3

/

(

_n y st y st y

A

j

A

d

x

M











（７） 降伏時曲率は n c n sy y



/(

d

x

)



/

x









（８） ・略算式 （６）式に n＝15、pt＝0.01 を代入すると、









d

d

d

np

np

np

x

n t t t

42

.

0

01

.

0

15

2

)

01

.

0

15

(

01

.

0

15

2

)

(

2 2



























d

d

x

d

j

n

8

7

86

.

0

)

3

/

(









これより

d

A

j

A

M

_{y st sy st}

8

7

sy









（９）

d

(a)

(

b)

(c)

x

n x 3 sy sy y sy c T C T A stsy j



c

3)曲げ終局

•曲げ終局モーメント、曲率、塑性率の計算方法 曲げ降伏型試験体では、はりの鉄筋降伏後に圧縮へりひずみが限界値に到達して最大耐力となる。断面 内の歪分布が右図（a）の時、曲げ終局時の断面応力分布は、右図（ｂ）に示すようであるが簡単のために （ｃ）のように、等価な矩形応力分布を仮定する。略算では、コンクリートの引張分担を無視し、図中の β=0.85、曲げ圧縮限界ひずみ=0.003 とする。 これより、引張り、圧縮力は、

bd

p

A

T





_{sy st}





_{sy t}

b

f

x

b

x

f

C





0

.

85

_c

0

.

85

_n





(

0

.

85

)

2 _{n c} 軸力の釣合いから

b

f

A

x

c sy st n ₂

)

85

.

0

(





（１０） このときのモーメントは

)

2

85

.

0

(

n sy st u

x

d

A

M







（１１） 終局時の曲率 n n cu u





/

x



0

.

003

/

x



（１２） 断面の曲率塑性率

/

u y

  



（１３） ・略算式

d

j



0

.

9

sy st

A

d

Mu

 9

0

.





（１４） (a) ( b) ( c) xn xn T A C f x b sy st c        085. u _cu fc 0 85. fc C j st sy stsy sy

6.5 せん断

•荒川式せん断強度の予測値（重力単位系） せん断ひび割れ耐力





0.085

500

/

1.7

c A c c

f

Q

k

bj

M Qd







c

k

：寸法による補正係数（今回は1.0 としてよい）

f

_c：コンクリート圧縮強度（kgf/cm2_）、(N/mm2₎ 終局せん断耐力





0.115

180

2.7

/

0.12

c A u u p w wy

f

Q

k

k

p

bj

M Qd











_







_











0.28 0.82 100 p t k   p _（今回は 1.0 としてよい） t p ：引張鉄筋比

k

_u：寸法による補正係数（今回は1.0 としてよい） RC 規準許容応力度式



0.5 ( 0.002)



 _{s w t w} A bj f f p Q



(kN) （１７） j：応力中心間距離（＝7/8･d d：部材の有効せい） b：梁幅（T 形梁の場合はウェブ幅）、fs：コンクリートの許容せん断応力度 wft：あばら筋のせん断用許容引張応力度 pw：あばら筋比（＝aw/bx，aw：1 組のあばら筋断面積，x：あばら筋間隔）

　　

1

)

/(

4





Qd

M



かつ 1≦α≦2

6.6 変形

①クラック時 0 2

12

K

Mc

EI

Mc

c









（１８） ②降伏時 0

K

My

Ky

My

y

y









（１９） 2

)

/

043

.

0

64

.

1

043

.

0

(



















D

d

D

a

np

_t y



n:ヤング係数比、pt：引張り鉄筋比 a:シアースパン長さ(=M/Q) Mc My K0 Ky= αyK0 せん断補強筋

bx

a

p

w w



(kgf,cm)

bj

Qd

M

f

k

c c

7

.

1

/

)

50

(

085

.

0







(N,mm)

bj

p

Qd

M

f

k

k

c _{w wy} p u













_







0

.

85



12

.

0

/

)

18

(

115

.

0

(kgf,cm) _(N,mm)



M＝Pl/4 モーメント分布 Q＝P/2 （１５） （１６）

6.7 試験体の製作

6.7.1 鉄筋ゲージ

1)鉄筋

2)サンダーがけ

ベルトサンダー 布ヤスリ

3)ゲージ貼り

ケガキ 脱脂(アセトン) 接着剤(CN)

4)コーティング

結束バンド ワックス塗布 ＶＭテープ

6.7.2 鉄筋組み立て、コンクリート打設

鉄筋組み立て コンクリート打設

計画

前処理 ひずみゲージ接着 最終チェック 中間チェック コーティング 計画 節 リ ブ

1.ゲージ位置にマークをつけます 2.ベルトサンダーで鉄筋の節を平らに 削ります 3.表面の凹凸を布やすりできれいにし ます 4.ゲージの表裏に注意し瞬間接着剤で ひずみゲージを接着します 5.接着が完全になるまで 1 分程度押さ えておきます 6.防水のためにワックスを塗布します 7.ゲージ保護と防水のため VM テープ を巻きます 8.せん断補強筋位置をマークし、主筋 とせん断補強筋を配置します 9.結束線でせん断補強筋を主筋と緊結 します

6.8 梁の曲げ実験

梁試験体は、所定の材令まで養生を行った後に、試験体の両支点・加重点に鉛筆などで定規を使って寸法 線を引き、アムスラー型試験機の載荷装置にセットする。両支点は単純支持とし３等分点2 点集中載荷と する。 載荷の方法は単調漸増静載荷とし、各荷重段階ごとの荷重の増加量は、曲げひび割れの発見までは最大 荷重の 1/30～1/40 程度とする。これは初期ひび割れの発生荷重をできるだけ正確に測定するためである。 ひび割れ発生後の荷重の増加量は、最大荷重の約1/20 程度でよいが、初期せん断ひび割れの発生する荷重 段階では、曲げひび割れの場合と同様に、小さい荷重増分で載荷する。載荷速度は、2～3kN/min 程度の ゆっくりした速度とし、急速載荷をしないように注意する。 各荷重段階ごとに、下記の項目について測定と観察を続け記録する。 1） 荷重～たわみの測定：測定器とパソコンによる自動記録 2） 荷重～鉄筋歪の測定： 同 上 3） 曲げ及びせん断(曲げせん断、斜めせん断)ひび割れの発生・進展状況の観察と記録 4） ひび割れ幅とひび割れ間隔の測定 5） 初期曲げひび割れ・初期せん断ひび割れ発生荷重 6） 破壊状況・破壊形式 7） 終局曲げ強度・終局せん断耐力 8） せん断補強筋の効果 表 1 実験結果及び計算値一覧 試 験 体 名 引 張 鉄筋比 pt_(％) あばら 筋 比 pw_(％) 初 期 曲 げ ひび割れ時 初期せん断ひび 割れ時 (kN) 終 局 せん断 耐 力 (kN) 曲 げ 降 伏 終局曲げ強度 破 壊 形 式 荷 重 (kN) ﾓｰﾒﾝﾄ (kN･m) 曲げ せん断 斜め せん断 荷 重 (kN) ﾓｰﾒﾝﾄ (kN･m) 荷 重 (kN) ﾓｰﾒﾝﾄ (kN･m) Ⅰ 実験値 計算値 Ⅱ 実験値 計算値 RC 規準の許容せん断応力度式によるQA＝ (kN)

6.9 レポートの作成

1) 目的 2) 曲げ及びせん断(曲げせん断、斜めせん断)ひび割れの発生・進展状況の図示 3) 曲げ破壊型とせん断破壊型のひび割れ状況及び破壊状況の比較・考察 4) 表 1 における計算値と実験値の比較・考察 5) 両破壊型から得られた曲げモーメント～たわみ曲線の比較・考察 6) 6.6 で算出したクラック時及び降伏時の変形を 5)項の図中に示し、剛性の変化について比較・考察