構造設計に関すること

ねじり曲げを受ける部材の対処法とねじれ曲げ耐力の算定

ども、tyazukeです。

確認申請や適合性判定で『ねじれませんか?』という指摘が良くあります。鉄骨造やRC造でも同じくらいの割合で。皆さんは、ねじれる部材に対してどのような対処をしていますか?

ねじれる部材は注意しないと大変なことになります。例えば、梁から片持ち梁を出すなど言語道断。部材が持ちません。

今回は、構造的に最も注意すべきことの1つである『ねじれ』について考えていきます。鉄骨造やRC造でのねじれ補強の特徴など説明しましょう。

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S造では、ねじれる部材は作らないのが基本。

ねじれる部材というのは、大梁から片持ち梁を取り付けた場合が該当します。片持ち梁の端部は固定端と考えますね?一方、大梁から片持ち梁を取りつけた場合、本当に端部は固定端になりえますか?

片持ち梁なので固定端には曲げモーメントが残ります。この曲げモーメントは梁の直交方向に作用しています。つまり、ねじれモーメントが作用しているのです。鉄骨梁はねじれ抵抗力がありませんから、ねじれ曲げは伝達不可能です。

ですからS造だと、ねじれが起きないように部材を配置するのが基本です。梁から片持ち梁を取り付ける場合は、必ず相手側にも片側剛接合の梁を掛けておきます。そうすることで、片持ち梁の端部曲げは相手側の小梁へ伝達されます。

 

RC梁は、ねじれ曲げ耐力と補強筋の確認をすること。

一方RC梁は、ねじり曲げ耐力が高いです。梁でねじり曲げを伝達することもできます。前述した梁から片持ち梁を出すことも、可能といえば可能です。

意匠的に理由があって梁をつなぎたくない場合は有効な対処方法です。但しねじり曲げを受ける梁は、ねじれ曲げ耐力が足りているか確認しましょう。実務で最も一般的に使われている式を紹介しましょう。

(T/Ma)^2+( Q/Qa)^2 < 1.00

T 設計用ねじれ曲げ

Ma ねじれ曲げ耐力

Ma=b×b×D×1.15×fs/3

b RC梁幅

D RC梁せい

fs RC梁のせん断強度

Q 長期せん断力

Qa 許容せん断耐力(=bjfs)

となります。この検定式で1.00以下になるなら、補強筋無しで問題ありません。もし、耐力が足りない場合は主筋やあばら筋の補強を行う必要がります。チェックして問題ないことを確認ですね。

 

少し余談・・・ RC梁の端部はピンにはならないよ。

RC造の場合にはピン接合という概念がありませんね。ところで、RC小梁の配筋を決めるとき単純梁はMoで計算していますか?本当はある程度、固定度があるはずですよね。ピンと考えている支点の直交梁と小梁は一体化されているので。

完全な剛接とは考えませんが、ピンでもありません。つまり、端部には曲げがちょっとだけ作用します。が、このねじれ曲げの処理は?というと無視されています。

理由は、ねじり曲げが小さいしということだろうか。持つことが明らかだ、ということでしょう。

 

まとめ S造は神経質になろう。

今回はねじれ曲げについて紹介しました。S造は、ねじれる部材に特に注意しましょう。梁から片持ち梁をだすときは、反対側にも小梁をもうけます。RC部材はねじれ抵抗力があるので、今回示した式に当てはめて問題ないことを確認します。

また耐力が足りないときは補強筋を入れることを覚えてください。ねじれる部材は普通の応力が作用している部材よりも壊れやすいです。片持ち材はできるだけ柱から出すのがおすすめですね。

 

僕も1冊持っていますが、剛域の考え方を含め鉄筋コンクリート造の構造計算を勉強するなら下記の本がおすすめです。実務初学者、大学院生が対象ですかね。大学生には少し早いですが、後々構造設計の仕事をするなら持っていて損はないですよ。

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