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鉄筋コンクリートを考える ~第2話:2つタイプの鉄筋コンクリート構造・RCのつくり~ 長野市 外壁塗装・屋根塗装専門店トラスト

豆知識

2019.12.03 (Tue) 更新

こんにちは、長野市の外壁塗装・屋根塗装専門店のトラスト施工部Sです。

好評を頂いた鉄筋コンクリートを考えるシリーズ第1話の続編 ~第2話:2つタイプの鉄筋コンクリート構造・RCのつくり~ をお届けします。

 前回は現代建築に欠かすことのできない材料コンクリートについて話をしました。

RCはコンクリートに不足する引張強度を鉄筋(鋼材)によって補強した複合材料による構造システムです。

 今回は鉄筋コンクリート構造の2つの構造タイプについて触れてみたいと思います。

Ⅰ.ラーメン構造 (独)Rahmen 額縁の意味

  

 RCラーメン構造 

画像引用元:日本建築学会HP www.aij.or.jp/jpn/seismj/lecture/lec7.htm

ラーメン構造は図のように“柱と梁”からなる構造システムです。

鉛直方向の部材“柱”、柱と交差する方向の部材“梁”この2種類の線状の部材が立体的な骨組み(躯体)を構成し、柱と梁は剛接合(完全に一体化)されているのが特徴です。

柱と梁の強度次第で躯体を構成できるので、(壁式構造に比べて)自由度が高い設計に向いています。

そのためRCラーメンの塗装工事は、建物そのものの形状や柱と壁の納まりが複雑である場合があり、工事が多少難しくなることが考えられます。また意匠的に壁と柱や梁と柱などで色の塗り分けをする事もあります。

  

 

Ⅱ.壁式構造

 RC壁式構造

画像引用元:日本建築学会HP www.aij.or.jp/jpn/seismj/lecture/lec7.htm

壁式構造は“壁と梁”による構造システムです。線的な柱に対して面的な壁が鉛直方向に立ち上がり、水平方向には梁が架けられています。

とは言ってもラーメン構造の柱が壁に変わったほかは、ラーメン構造のそれと同じく梁と壁は剛接合(完全に一体化)されていてるのが特徴です。

一方、柱が無いため平面計画が単調になりがちで大空間の構成が難しく、ラーメン構造に比べると自由度が高い設計には不向きです。

壁式RCは2・3階建ての集合住宅や事務所であったり、RC塀の塗り替え工事をする事があります。

 

Ⅲ.RCつくり

もう聞き飽きたと思いますが、コンクリートに足りない引っ張り強度を鉄筋で補い、補強された構造システムが鉄筋コンクリート構造(RC)です。

コンクリートと鋼材は、線膨張係数の工学的等価やコンクリートの防錆効果など、とても相性の良い材料同士とであるとはいえど、かならずしも似通った材料ではありません。

荷重に対する伸び・縮みの程度(剛性)を長さで除し基準化したヤング係数を比べると、鋼材はコンクリートの15倍程度変形しにくく、載荷時はコンクリートと鋼材との間で変形の具合に差が生じてしまいます。

曲げモーメントやせん断力によって、コンクリートの引張耐力を超えた引張荷重が作用すると(まだ十分に鉄筋の引張強度の与力がある状態)コンクリートは部分的に破断することがあります。

するとコンクリートにひび割れ(クラック)が現れるため、耐久性や強度に不安を覚えるかもしれません。

しかしRC構造はコンクリートに引張強度を求めてはいません。

そのためひび割れの生じたRC面について、大抵の場合(長期荷重時=自重+積載荷重の作用時)は強度について気にする必要はありません。なぜなら大抵の場合(長期荷重時)は、引張力に対抗するしなやかな鉄筋(鋼材)に生じる応力度が、鉄筋の弾性域内に納まるように設計されているからです。

弾性域内ではフックの法則が成り立つので、目視困難なミクロのスケールにはなりますが、引張荷重がなくなると鉄筋の伸びも元の状態(長さ)に戻り生じたクラックは閉まります。

鋼材のひずみ応力度曲線.jpg

画像引用元:1級建築施工管理技士 虎の巻   http://fanblogs.jp/archicome/archive/56/0

しかしながらひび割れが生じてしまった以上は、雨仕舞(雨水の侵入)を心配しなくてはなりません。

RCの根幹的な仕組みとして、鉄筋が引張り強度を取り持つから弾性域内では安心と言いましたが、ひび割れによってRC内部へ電解質を含む雨水が浸入し鉄筋を腐食させた場合はこの限りではありません。

これについて次回予告にはなりますが、ひび割れが生じたRC下地処理”エポキシ樹脂圧入”の意義とその施工について考えていきたいと思います。

コンクリートは奥が深いですね。

鉄筋コンクリートを考える ~第2話:2つタイプの鉄筋コンクリート構造・RCのつくり~ をお届けしました。

■□次回予告■□ 鉄筋コンクリートを考える ~第3話:壁面のクラックと鉄筋の降伏・エポキシ樹脂圧入~  乞うご期待!

 

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