JP2022007957A - Method for designing structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態の一つは、構造体とその設計方法に関する。 One of the embodiments of the present invention relates to a structure and a method for designing the structure.
近年、事務所ビルや病院、商業施設などの広い室内空間が要求される建築物などに例示される構造体において、一対の柱を連結する梁として鉄骨を用い、鉄骨の両端部を鉄筋コンクリートで覆う梁(混合構造梁、またはハイブリッド梁)が採用されている。ハイブリッド梁を用いることで、梁の全てを鉄筋コンクリートで施工する場合と比較し、柱の数を大幅に減らすことができ、その結果、大きな空間を有する構造体を設計、建造することができる(特許文献1参照)。 In recent years, in structures such as office buildings, hospitals, and commercial facilities that require a large indoor space, steel frames are used as beams connecting a pair of columns, and both ends of the steel frames are covered with reinforced concrete. Beams (mixed structure beams or hybrid beams) are used. By using a hybrid beam, the number of columns can be significantly reduced compared to the case where all the beams are constructed with reinforced concrete, and as a result, it is possible to design and build a structure with a large space (patented). See Document 1).
本発明の実施形態の一つは、より低コストで建造可能な、ハイブリッド梁を備える構造体を提供することを課題の一つとする。あるいは、本発明の実施形態の一つは、ハイブリッド梁を備える構造体を設計するための方法を提供することを課題の一つとする。 One of the objects of the embodiment of the present invention is to provide a structure provided with a hybrid beam, which can be constructed at a lower cost. Alternatively, one of the embodiments of the present invention is to provide a method for designing a structure including a hybrid beam.
本発明の実施形態の一つは、ハイブリッド梁を含む構造体を設計する方法である。ハイブリッド梁は、鉄骨、および鉄骨の両端部を覆う鉄筋コンクリートを備える。鉄筋コンクリートは、複数の梁主筋、複数の横補強筋、複数の差し筋、梁コンクリート、およびスラブコンクリートを有する。複数の梁主筋は、鉄骨の延伸方向に延伸する。複数の横補強筋は鉄骨と複数の梁主筋と交差し、鉄骨と複数の梁主筋を囲む。複数の差し筋は鉄骨と複数の梁主筋と交差し、鉄骨および複数の梁主筋の一部を囲む。梁コンクリートは、鉄骨の一部、複数の梁主筋の一部、複数の横補強筋の一部、および複数の差し筋の一部を埋め込む。スラブコンクリートは、梁コンクリートの上に位置し、梁コンクリートと接し、鉄骨の他の一部、複数の梁主筋の他の一部、複数の横補強筋の他の一部、および複数の差し筋の他の一部を埋め込む。複数の横補強筋は、梁端部側に第1の密度で配置される複数の梁端部側集中横補強筋、梁中央側に第2の密度で配置される複数の梁中央側集中横補強筋、および複数の梁端部側集中横補強筋と複数の梁中央側集中横補強筋の間に、第1の密度と第2の密度よりも低い密度で配置される複数の中間横補強筋から構成される。この設計方法は、梁端部側集中横補強筋の寄与を考慮せず、複数の梁中央側集中横補強筋、複数の中間横補強筋、および複数の差し筋の寄与、ならびに梁コンクリートと前記スラブコンクリート間の接合面にかかる鉛直方向の応力成分を考慮して接合面の終局強度を算出することを含む。 One of the embodiments of the present invention is a method of designing a structure including a hybrid beam. The hybrid beam comprises a steel frame and reinforced concrete covering both ends of the steel frame. Reinforced concrete has a plurality of beam main bars, a plurality of lateral reinforcing bars, a plurality of barbs, a beam concrete, and a slab concrete. The plurality of beam main bars extend in the extending direction of the steel frame. The plurality of lateral reinforcing bars intersect the steel frame and the plurality of beam main bars, and surround the steel frame and the plurality of beam main bars. The plurality of inserts intersect the steel frame and the plurality of beam main bars, and surround the steel frame and a part of the plurality of beam main bars. Beam concrete embeds a part of a steel frame, a part of a plurality of beam main bars, a part of a plurality of lateral reinforcing bars, and a part of a plurality of reinforcing bars. The slab concrete is located on the beam concrete and is in contact with the beam concrete, the other part of the steel frame, the other part of the multiple beam main bars, the other part of the multiple lateral reinforcing bars, and the multiple barbs. Embed other parts. The plurality of lateral reinforcing bars are the plurality of beam end side concentrated lateral reinforcing bars arranged at the beam end side at the first density, and the plurality of beam center side concentrated lateral reinforcements arranged at the beam center side at the second density. Reinforcing bars, and multiple intermediate lateral reinforcements placed between the beam end-side concentrated lateral reinforcements and the beam center-side concentrated lateral reinforcements at a density lower than the first and second densities. It is composed of muscles. This design method does not consider the contribution of the beam end side concentrated lateral reinforcement, the contribution of multiple beam center side concentrated lateral reinforcements, multiple intermediate lateral reinforcements, and multiple inserts, as well as the beam concrete and the above. It includes calculating the ultimate strength of the joint surface in consideration of the vertical stress component applied to the joint surface between the slab concrete.
本発明の実施形態の一つは、ハイブリッド梁を含む構造体を設計するための方法である。ハイブリッド梁は、ウェブと前記ウェブに連結される一対のフランジを有する鉄骨、および鉄骨の両端部を覆う鉄筋コンクリートを備える。鉄筋コンクリートは、梁主筋、複数の横補強筋、複数の差し筋、梁コンクリート、およびスラブコンクリートを有する。梁主筋は鉄骨の延伸方向に延伸する。複数の横補強筋は、鉄骨と複数の梁主筋と交差し、鉄骨と複数の梁主筋を囲む。複数の差し筋は鉄骨と複数の梁主筋と交差し、鉄骨および複数の梁主筋の一部を囲む。梁コンクリートは、鉄骨の一部、複数の梁主筋の一部、複数の横補強筋の一部、および複数の差し筋の一部を埋め込む。スラブコンクリートは、梁コンクリートの上に位置し、梁コンクリートと接し、鉄骨の他の一部、複数の梁主筋の他の一部、複数の横補強筋の他の一部、および複数の差し筋の他の一部を埋め込む。複数の横補強筋は、梁端部側に第1の密度で配置される複数の梁端部側集中横補強筋、梁中央側に第2の密度で配置される複数の梁中央側集中横補強筋、および複数の梁端部側集中横補強筋と梁中央側集中横補強筋の間に、第1の密度と第2の密度よりも低い密度で配置される複数の中間横補強筋から構成される。この設計方法は、以下の式(1)に従って梁コンクリートとスラブコンクリート間の接合面の終局強度qfrを算出することを含む。
式(1)において、μeqは接合面の等価摩擦係数であり、sawは複数の中間横補強筋の断面積の総和であり、sσwyは複数の横補強筋の降伏強度または基準強度(F値)であり、swawは複数の差し筋の断面積の総和であり、swσwyは複数の差し筋の降伏強度または基準強度(F値)であり、Aawは複数の梁中央側集中横補強筋の断面積の総和であり、Aσwyは複数の梁中央側集中横補強筋の降伏強度または基準強度(F値)であり、σ0は鉄筋コンクリートに生じる平均外部鉛直応力であり、b´はフランジの位置における鉄筋コンクリートの有効幅であり、lcは鉄骨が延伸する方向における鉄筋コンクリートの長さである。
One of the embodiments of the present invention is a method for designing a structure including a hybrid beam. The hybrid beam comprises a web and a steel frame having a pair of flanges connected to the web, and reinforced concrete covering both ends of the steel frame. Reinforced concrete has beam main bars, multiple lateral reinforcements, multiple barbs, beam concrete, and slab concrete. The beam main bar extends in the extending direction of the steel frame. The plurality of lateral reinforcing bars intersect the steel frame and the plurality of beam main bars, and surround the steel frame and the plurality of beam main bars. The plurality of inserts intersect the steel frame and the plurality of beam main bars, and surround the steel frame and a part of the plurality of beam main bars. Beam concrete embeds a part of a steel frame, a part of a plurality of beam main bars, a part of a plurality of lateral reinforcing bars, and a part of a plurality of reinforcing bars. The slab concrete is located on the beam concrete and is in contact with the beam concrete, the other part of the steel frame, the other part of the multiple beam main bars, the other part of the multiple lateral reinforcing bars, and the multiple barbs. Embed other parts. The plurality of lateral reinforcing bars are the plurality of beam end side concentrated lateral reinforcing bars arranged at the beam end side at the first density, and the plurality of beam center side concentrated lateral reinforcements arranged at the beam center side at the second density. From the reinforcing bars and from multiple intermediate lateral reinforcing bars placed between the beam end-side concentrated lateral reinforcement and the beam center-side concentrated lateral reinforcement at a density lower than the first density and the second density. It is composed. This design method includes calculating the ultimate strength q fr of the joint surface between the beam concrete and the slab concrete according to the following equation (1).
In equation (1), μ eq is the equivalent friction coefficient of the joint surface, s a is the sum of the cross-sectional areas of the plurality of intermediate lateral reinforcing bars, and s σ wy is the yield strength or the reference of the plurality of lateral reinforcing bars . It is the strength (F value), sw a w is the sum of the cross-sectional areas of a plurality of barbs, sw σ wy is the yield strength or the reference strength (F value) of a plurality of barbs, and A a w is a plurality. A σ wy is the yield strength or reference strength (F value) of multiple beam center-side concentrated lateral reinforcements, and σ 0 is the average outside of the reinforced concrete. It is a vertical stress, b'is the effective width of the reinforced concrete at the position of the flange, and lc is the length of the reinforced concrete in the direction in which the steel frame is stretched.
本発明の実施形態により、ハイブリッド梁の終局強度を容易に算出することができ、これにより、ハイブリッド梁を含む構造体の設計をより精密に行うことができる。 According to the embodiment of the present invention, the ultimate strength of the hybrid beam can be easily calculated, whereby the design of the structure including the hybrid beam can be performed more precisely.
以下、本発明の各実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。ただし、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。 Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings and the like. However, the present invention can be carried out in various embodiments without departing from the gist thereof, and is not construed as being limited to the description contents of the embodiments exemplified below.
図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状などについて模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。符号が付された要素の一部を表記する際には、符号に小文字のアルファベットが添えられる。同一または類似の構造を有する複数の要素をそれぞれ区別して表記する際には、符号の後にハイフンと自然数を付す。同一または類似の構造を有する複数の要素を纏めて表記する際には、符号のみを用いる。 In order to clarify the explanation, the drawings may schematically represent the width, thickness, shape, etc. of each part as compared with the actual embodiment, but the drawings are merely examples and limit the interpretation of the present invention. It's not something to do. In the present specification and each figure, elements having the same functions as those described with respect to the above-mentioned figures may be designated by the same reference numerals and duplicate description may be omitted. When noting a part of a coded element, the sign is accompanied by a lowercase alphabet. When noting multiple elements having the same or similar structure separately, a hyphen and a natural number are added after the sign. When expressing multiple elements having the same or similar structure together, only the code is used.
以下、「ある構造体が他の構造体から露出する」という表現は、ある構造体の一部が他の構造体によって覆われていない態様を意味し、この他の構造体によって覆われていない部分は、さらに別の構造体によって覆われる態様も含む。 Hereinafter, the expression "a structure is exposed from another structure" means an aspect in which a part of one structure is not covered by another structure, and is not covered by another structure. The portion also includes an embodiment covered by yet another structure.
以下、コンクリートとは、原料の一つであるセメントが水と反応して生成する水和物が硬化し、流動性を示さないものを指し、セメントと水を含む混合物が完全に硬化せずに流動性を有する状態(レディーミクストコンクリート、生コンクリート)と区別される。 Hereinafter, concrete refers to concrete that does not show fluidity due to the hardening of the hydrate produced by the reaction of cement, which is one of the raw materials, with water, and the mixture containing cement and water does not completely harden. It is distinguished from the state with fluidity (ready-mixed concrete, ready-mixed concrete).
<第1実施形態>
以下、本発明の実施形態の一つである構造体100の構造について説明する。以下に示す図面においては、便宜上、水平な地表面に平行な面をxy平面とし、xy平面に垂直な鉛直方向がz方向であるとして説明を行う。
<First Embodiment>
Hereinafter, the structure of the
1.全体構造
構造体100の模式的斜視図を図1に示す。図1に示すように、構造体100は鉛直方向(z方向)に延伸する複数の柱110、一対の柱110に連結され、水平方向(x方向またはy方向)に延伸する複数の梁120、および梁120の上に設けられる床スラブ150を基本的な構成として備える。各梁120は隣接する一対の柱110と接続される。
1. 1. Overall structure A schematic perspective view of the
構造体100に設けられる梁120の少なくとも一つは、ハイブリッド梁である。構造体100に設けられる梁120の全てがハイブリッド梁でもよく、あるいは梁120の一部がハイブリッド梁であり、他の梁120は全体が鉄筋コンクリートで形成された梁(鉄筋コンクリート梁、以下、RC梁と記す)でもよい。例えば図1に示す構造体100では、第1の梁120-1、および第3の梁120-3がハイブリッド梁であり、第2の梁120-2と第4の梁120-4はRC梁である。ここでは、長い間隔(スパン)で設けられる一対の柱110(例えば第1の柱110-1と第2の柱110-2の対、第3の柱110-3と第4の柱110-4の対、第5の柱110-5と第6の柱110-6の対)に連結される梁120としてハイブリッド梁が用いられ、短い間隔で設けられる一対の柱110(例えば第1の柱110-1と第3の柱110-3の対、第2の柱110-2と第4の柱110-4の対、第3の柱110-3と第5の柱110-5の対、第4の柱110-4と第6の柱110-6の対)にはRC梁が用いられている。ハイブリッド梁とRC梁の配置は任意に決定することができるが、図1に示した例のように、長い間隔で設けられる一対の柱110の間にハイブリッド梁を用いることが好ましい。これは、RC梁と比較するとハイブリッド梁は軽量であるため、スパンの大きい梁(ここでは第1の梁120-1、第3の梁120-3など)にハイブリッド梁を用いることで広い室内空間を確保しつつ、構造体100に十分な強度を付与することができるためである。
At least one of the
2.柱
一対の柱110(第1の柱110-1、第2の柱110-2)とそれに連結される梁120の模式的側面図を図2(A)と図2(B)に示す。図2(B)では、内部構造を示すため、柱110や梁120のコンクリートは点線で示されている。また、図2(A)と図2(B)では、床スラブ150は示されていない。
2. 2. Pillars 2 (A) and 2 (B) show schematic side views of a pair of pillars 110 (first pillar 110-1, second pillar 110-2) and a
柱110の数は4以上であれば特に制約はなく、構造体100の大きさや形状に応じ、その数や配置を適宜決定すればよい。柱110は図示されない杭や基礎梁と接続される。柱110の形状(xy平面における断面形状)も任意であり、四角形、円形、楕円形などから適宜選択すればよい。柱110の長さも構造体100の大きさ、各階層の高さに応じて適宜設計される。
As long as the number of
各柱110には、鉛直方向に延伸する少なくとも一つの柱主筋112、および柱主筋112と交差し、柱主筋112を取り囲むように設けられる複数の帯筋114を含む鉄筋ユニットが設けられ、この鉄筋ユニットを取り囲むようにコンクリート116が打設される(図2(B))。柱主筋112の数や帯筋114の配置密度も、柱110の長さや太さ、要求される強度によって適宜決定される。
Each
3.床スラブ
床スラブ150は各層の床面を構成する鉄筋コンクリートであり、梁120の上に設けられる(図1)。床スラブ150は各階層に設けられる。なお、図1では、見やすさを考慮し、床スラブ150は一部のみが示されている。図示しないが、床スラブ150には、床面を形成する木製の板材や金属製のデッキプレート、板材またはデッキプレート上に網目状に配置される複数の鉄筋または鉄筋トラスと呼ばれる鉄筋ユニットを有し、この鉄筋ユニットを埋め込むようにコンクリート(後述するスラブコンクリート128b)を打設することによって形成される。
3. 3. Floor slab The
4.ハイブリッド梁
図2(A)、図2(B)に示すように、ハイブリッド梁である梁120は、一対の柱110に連結する鉄骨122、鉄骨122の両端部に配置される鉄筋コンクリートを有する。鉄筋コンクリートが配置された部分はRC区間120aと呼ばれる。一方、二つのRC区間120aの間には鉄筋コンクリートが設けられないため、この部分は鉄骨区間120bとも呼ばれる。後述するように、鉄筋コンクリートは、種々の鉄筋、および鉄骨122の両端部と鉄筋を覆うコンクリート128を含む。鉄骨122の両端部に配置される鉄筋コンクリートは、互いに離隔し、これらの間、すなわち鉄骨区間120bで鉄骨122が露出する。
4. Hybrid beam As shown in FIGS. 2A and 2B, the
鉄骨122は鉄を含み、その断面形状はH形、I形、T形、L形などでもよい。典型的には、断面がH形のH鋼を用いることができる。H鋼を用いる場合には、二つのフランジの上面が水平に延伸するように鉄骨122が配置される。鉄骨122は、柱主筋112や帯筋114によって構築される柱110の鉄筋ユニット内部に侵入しないように設けられる。
The
一つのRC区間120aの模式的側面図を図3に示す。図2(B)、図3に示すように、各RC区間120aにはそれぞれ、複数の梁主筋126や複数の横補強筋124などの鉄筋が配置される。各梁主筋126の梁中央側には、梁主筋126よりも断面積の大きい定着プレート126aを形成してもよい(図2(B))。RC区間120a区間には、複数の差し筋125をさらに配してもよい。複数の差し筋125は、複数の横補強筋124と接するように設けてもよい。これらの鉄筋により、梁主筋126が柱110の鉄筋ユニットと強固に固定される。鉄骨122は柱110と接してもよい。より具体的には、鉄骨122の両端はそれぞれ一対の柱110の帯筋114と接してもよく、あるいはコンクリート116と接するまたはコンクリート116によって埋め込まれてもよい。
A schematic side view of one
梁主筋126は、鉄骨122の長手方向に平行な方向(水平方向)に延伸し、柱110の鉄筋ユニットに一部が挿入される。梁主筋126は鉄骨122の上下に配置される。梁主筋126は鉄骨122から離隔してもよく、接してもよい。
The beam
横補強筋124は鉄骨122と梁主筋126と交差する。図3の鎖線A-A´に沿った断面の模式図(図4(B))に示すように、横補強筋124は鉄骨122と梁主筋126の外周を取り囲むように配置される。横補強筋124は、すべての梁主筋126を取り囲むように配置されてもよい。ここで、図3に示すように、横補強筋124は、柱110側(すなわち、梁120の端部側)と梁120の中央部側において高密度で配置される。以下、柱110側と梁120の中央部側において高密度で配置される横補強筋124を、それぞれ梁端部側集中横補強筋124a、梁中央側集中横補強筋124bと呼ぶ。一方、梁端部側集中横補強筋124aと梁中央側集中横補強筋124bの間においては、横補強筋124は、梁端部側集中横補強筋124aと梁中央側集中横補強筋124bの配置密度よりも低い密度で配置される。この低密度で配置される横補強筋124を、以下、中間横補強筋124cと呼ぶ。梁端部側集中横補強筋124aのうち最も柱110から離れた横補強筋124、梁中央側集中横補強筋124bのうち最も柱110に近い横補強筋124、および複数の中間横補強筋124cは、一定のピッチSで配置してもよい。横補強筋124の配置密度の相違のため、隣接する二つの梁端部側集中横補強筋124aの間隔や隣接する二つの梁中央側集中横補強筋124bの間隔と比較し、隣接する二つの中間横補強筋124cの間隔は小さい。隣接する二つの梁端部側集中横補強筋124aの間隔と隣接する二つの梁中央側集中横補強筋124bの間隔は同一でもよく、異なってもよい。なお、梁端部側集中横補強筋124a、梁中央側集中横補強筋124b、および中間横補強筋124cのそれぞれの数は任意であり、互いに異なってもよく、同一でもよい。
The
図3、および図3の鎖線B-B´に沿った模式的断面図(図4(B))に示すように、任意の構成である差し筋125は逆U字型の鉄筋であり、鉄骨122と二つ以上の梁主筋126と交差し、鉄骨122と梁主筋126の一部を取り囲み、U字の開口部が下を向くように配置される。各差し筋125は、例えば隣接する二つの横補強筋124に挟まれ、一方の横補強筋124と接するように配置することができる。差し筋125の数や配置密度、長さも任意に決定すればよい。
As shown in FIG. 3 and a schematic cross-sectional view (FIG. 4 (B)) along the chain line BB'in FIG. 3, the reinforcing
各RC区間120aにおいては、鉄骨122の端部、梁主筋126、横補強筋124、および差し筋125がコンクリート128に埋め込まれる(図3)。ここで、コンクリート128の一部は、図4(A)や図4(B)に示すように、鉄骨122の端部、梁主筋126の一部、横補強筋124の一部、および差し筋125の一部を埋め込む。このコンクリートを以下梁コンクリート128aと呼ぶ。鉄骨122の上側のフランジの少なくとも一部は、梁コンクリート128aから露出する。コンクリート128の他の一部は、梁コンクリート128aの上に打継されるコンクリートであり、以下、このコンクリートをスラブコンクリート128bと呼ぶ。スラブコンクリート128bは、梁コンクリート128aの上面、および鉄骨122の上側のフランジの少なくとも一部と接し、梁主筋126の他の一部、横補強筋124の他の一部、および差し筋125の他の一部を埋め込む。スラブコンクリート128bは床スラブ150を構成するコンクリートであり、床スラブ150と一体化される。
In each
したがって、鉄骨122の上側のフランジの少なくとも一部に加え、梁主筋126の一部、横補強筋124の一部、および差し筋125の一部は梁コンクリート128aから露出する。これらの鉄筋の梁コンクリート128aから露出した部分がスラブコンクリート128bに埋め込まれる。梁コンクリート128aは、図4(A)に示すように、その上面が鉄骨122の上側のフランジの上面と同一平面上に位置するように設けてもよく、あるいは図5(A)に示すように、フランジの上面の一部を覆い、他の部分を露出するように設けてもよい。すなわち、上面が鉄骨122の上面よりも高い位置になるように梁コンクリート128aを設けてもよい。あるいは、図5(B)に示すように、上面がフランジの上面よりも低く位置し、一対のフランジを連結するウェブの一部が梁コンクリート128aから露出するように梁コンクリート128aを設けてもよい。
Therefore, in addition to at least a part of the upper flange of the
図示しないが、梁コンクリート128aの上面は、刷毛引き処理などによって形成される凹凸を有していてもよい。凹凸の深さ(すなわち、凸部の高さ)は、2mm以上10mm以下、3mm以上7mm以下とすればよい。凹凸を梁コンクリート128aの上面に形成することで、梁コンクリート128aとスラブコンクリート128bとの打ち継ぎ面(以下、接合面)130の摩擦係数を増大させることができ、その結果、梁コンクリート128aとスラブコンクリート128bをより強固に互いに固定することができる。 Although not shown, the upper surface of the beam concrete 128a may have irregularities formed by a brushing process or the like. The depth of the unevenness (that is, the height of the convex portion) may be 2 mm or more and 10 mm or less, and 3 mm or more and 7 mm or less. By forming the unevenness on the upper surface of the beam concrete 128a, the friction coefficient of the joint surface (hereinafter referred to as the joint surface) 130 between the beam concrete 128a and the slab concrete 128b can be increased, and as a result, the beam concrete 128a and the slab can be increased. The concrete 128b can be more firmly fixed to each other.
梁コンクリート128aとスラブコンクリート128bは、圧縮強度が21N/mm2以上150N/mm2以下、または24N/mm2以上120N/mm2以下の範囲となるように打設すればよい。梁コンクリート128aとスラブコンクリート128bは互いに組成や強度が同じでもよく、異なってもよい。後者の場合、梁コンクリート128aはスラブコンクリート128bと比較して強度が高くてもよく、低くてもよい。例えば、梁コンクリート128aとスラブコンクリート128bの一方は、圧縮強度が21N/mm2以上33N/mm2以下、または24N/mm2以上27N/mm2以下となるように打設され、他方は圧縮強度が27N/mm2以上150N/mm2以下、36N/mm2以上120N/mm2以下、または36N/mm2以上48N/mm2以下となるように打設すればよい。一方のコンクリート(例えばスラブコンクリート128b)の強度を他方よりも低くすることで、構造体100を低コストで建造することができる。梁コンクリート128aとスラブコンクリート128bの強度は、柱110で使用されるコンクリート116の強度と実質的に同一でもよく、異なっていてもよい。
The beam concrete 128a and the slab concrete 128b may be placed so that the compressive strength is in the range of 21 N / mm 2 or more and 150 N / mm 2 or less, or 24 N / mm 2 or more and 120 N / mm 2 or less. The beam concrete 128a and the slab concrete 128b may have the same composition and strength, or may differ from each other. In the latter case, the beam concrete 128a may have higher strength or lower strength than the slab concrete 128b. For example, one of the beam concrete 128a and the slab concrete 128b is cast so that the compression strength is 21 N / mm 2 or more and 33 N / mm 2 or less, or 24 N / mm 2 or more and 27 N / mm 2 or less, and the other is the compression strength. It may be placed so that the value is 27 N / mm 2 or more and 150 N / mm 2 or less, 36 N / mm 2 or more and 120 N / mm 2 or less, or 36 N / mm 2 or more and 48 N / mm 2 or less. By making the strength of one concrete (for example, slab concrete 128b) lower than that of the other, the
このように、本実施形態に係る構造体100に使用されるハイブリッド梁には、梁コンクリート128aとスラブコンクリート128bが打継された面、すなわち接合面130(図4(A)参照)が存在する。このような構造においては、第2実施形態で述べる設計方法を利用することで、接合面130におけるせん断終局強度を精確に算出することができ、その結果、接合面130における梁コンクリート128a-スラブコンクリート128b間の水平滑り破壊を効果的に防止することができる。このため、RC区間120aの一部および床スラブ150に低強度のスラブコンクリート128bを用いても耐震性に優れた構造体100を提供することができる。
As described above, the hybrid beam used in the
<第2実施形態>
本実施形態では、第1実施形態で述べたハイブリッド梁を備える構造体100を設計するための方法を説明する。より具体的には、梁120のRC区間120aの接合面130において、外部から与えられる力によって水平滑り破壊が発生することを防ぐための設計方法を説明する。第1実施形態で述べた構成と同様または類似する構成については説明を割愛することがある。
<Second Embodiment>
In this embodiment, a method for designing the
詳細な導入過程は実施例で述べるが、接合面130における水平滑り破壊を効果的に防止する方法として、本実施形態に係る設計方法では、RC区間120aにおける梁コンクリート128a-スラブコンクリート128b間の接合面130の終局強度qfrを以下の式(1)により算出する。
上記式における変数は、以下の通りである(図4(A)、図6(A)、図6(B)参照)。 The variables in the above equation are as follows (see FIGS. 4 (A), 6 (A), 6 (B)).
μeqは等価摩擦係数であり、接合面130の摩擦係数である。接合面130は、主に鉄骨122-スラブコンクリート128b間の界面と梁コンクリート128a-スラブコンクリート128b間の界面で形成されることから、等価摩擦係数μeqは、これら二つの界面の摩擦係数がそれぞれの面積割合に応じて寄与すると仮定する。したがって、μeqは以下の式(2)によって表される。
ここで、μsは鉄骨122とコンクリート間の摩擦係数であり、μrcはコンクリートとコンクリート間の摩擦係数である。μsは0.30以上0.90以下、0.40以上0.90以下、0.50以上0.90以下、または0.56以上0.80以下の範囲から選択され、例えば0.56である。梁コンクリート128aの上面に凹凸を設けない場合にはμrcはそれぞれ0.6λであり、凹凸を設ける場合にはμrcは1.0λとする。λはコンクリートの種類に依存する係数であり、軽量コンクリートの場合には0.75が、普通コンクリートの場合には1.0が採用される。Bsはフランジの幅(鉄骨幅とも呼ばれ、ウェブの法線に平行な方向における長さ)であり、bはRC区間120aの梁コンクリート128aの幅b(ウェブの法線に平行な方向における長さ)である。b´は、鉄骨122のフランジ位置でのRC区間120aの梁コンクリート128aの有効幅であり、幅bから幅Bsを引いた値である。実施例で述べるように、等価摩擦係数μeqを上述した仮定に従って計算することで、水平すべり破壊試験から得られる終局強度と計算結果から得られる終局強度の間に高い整合性が得られることが確認されている。
μ eq is the equivalent friction coefficient, which is the coefficient of friction of the
Here, μ s is the coefficient of friction between the
sawはRC区間120aに配置された横補強筋124のうち、梁端部側集中横補強筋124aと梁中央側集中横補強筋124bを除いた横補強筋124の断面積の総和である。
s a w is the total cross-sectional area of the
sσwyは横補強筋124の降伏強度または基準強度(F値)であるため、式(1)の括弧内の第1項(sawσwy)は、終局強度qfrに対する中間横補強筋124cの寄与を表す。
Since s σ wy is the yield strength or the reference strength (F value) of the
swawは差し筋125の断面積の総和であり、swσwyは差し筋125の降伏強度または基準強度(F値)である。したがって、式(1)の括弧内の第2項(swaw・swσwy)は、終局強度qfrに対する差し筋125の寄与を表す。なお、差し筋125を配置しない場合には、第2項は0となる。
sw a w is the total cross-sectional area of the
Aawは梁中央側集中横補強筋124bの断面積の総和である。Aσwyは梁中央側集中横補強筋124bの降伏強度または基準強度(F値)である。したがって、式(1)の括弧内の第3項(AawAσwy)は、終局強度qfrに対する梁中央側集中横補強筋124bの寄与を表す。
Aa w is the sum of the cross-sectional areas of the centralized
σ0はRC区間120aに生じる平均外部鉛直応力である。Fcは、スラブコンクリート128bの設計基準強度である。lcは鉄骨が延伸する方向における鉄筋コンクリートの長さである。
σ 0 is the average external normal stress generated in the
式(1)から、本発明の実施形態の一つに係る設計方法では、接合面130の終局強度qfrの算出において梁端部側集中横補強筋124aが考慮されないことが分かる。これは、実施例で述べるように、接合面130の終局強度qfrに対して梁端部側集中横補強筋124aはほとんど寄与しないことが発明者らによる試験結果から明らかになったためである。したがって、接合面130の終局強度qfrの算出においては、水平せん断力に抵抗する際の梁端部側集中横補強筋124aによる寄与を無視することができ、梁中央側集中横補強筋124b、中間横補強筋124c、および差し筋125の寄与、ならびに接合面130にかかる鉛直方向の応力成分を考慮すればよい。これにより、実施例で述べるように、試験結果と計算結果の間に高い整合性が得られる。
From the formula (1), it can be seen that in the design method according to one of the embodiments of the present invention, the beam end side concentrated
以上述べたように、本発明の実施形態に係る、ハイブリッド梁を備える構造体100の設計方法は、RC区間120aに存在する梁コンクリート128aとスラブコンクリート128b間の界面(すなわち、接合面130)における終局強度qfrを算出することを含む。この終局強度qfrの算出では、接合面130の摩擦係数として等価摩擦係数μeqを用いる。等価摩擦係数μeqは、接合面130を構成する鉄骨122-スラブコンクリート128b間の界面と梁コンクリート128a-スラブコンクリート128b間の界面の摩擦係数に対し、それぞれの界面の面積割合を掛け合わせた値を合算することで算出される。試験結果より、μeqは0.40以上0.9以下または0.56以上0.8以下の範囲より選択され、終局強度qfrに関して広いマージンを確保する場合には、例えば0.56でもよい。同時に、RC区間120aに設けられる鉄筋のうち、一部の寄与を考慮しない。より具体的には、差し筋125、梁中央側集中横補強筋124b、および中間横補強筋124cは終局強度qfrの算出のために考慮するものの、梁端部側集中横補強筋124aの終局強度qfrに対する寄与は考慮しない。この方法により、試験結果に整合する終局強度qfrをより容易に算出することができる。
As described above, the method for designing the
本実施例では、ハイブリッド梁の破壊試験を行った結果を述べる。この試験結果に基づき、本発明の実施形態の一つである、ハイブリッド梁を含む構造体100の設計方法が確立された。
In this example, the result of the fracture test of the hybrid beam will be described. Based on this test result, a design method of the
1.試験体と試験方法
試験体200の全体を表す模式図を図6(A)に、RC区間120aを中心とする模式図を図6(B)に示す。図6(A)に示す試験体200に対して正負繰り返し載荷による破壊試験を行った。載荷は鉄骨122に対して行い(白抜き矢印参照)、上向の載荷がスラブコンクリート128bに対する圧縮(スラブ圧縮)、下向きの載荷がスラブコンクリート128bに対する引張(スラブ引張)である。RC区間120aでは、梁コンクリート128aとスラブコンクリート128bを積層した。スラブコンクリート128bは、梁コンクリート128aの上面からレイタンスを除去した後、この上面に対して約5mmの凹凸を形成した後に打設した。梁コンクリート128aとスラブコンクリート128bにはいずれも普通コンクリートを用いたが、表1に示すように、これらの強度は互いに異なる。また、図6(B)に示すように、接合面130付近の三箇所(A、B、C)にひずみゲージを取り付けた。Aは梁端部側集中横補強筋124aが配置される場所であり、Bは中間横補強筋124cが配置される場所であり、Cは梁中央側集中横補強筋124bが配置される場所である。22の試験体200に対して試験を行い、そのうちの4体の試験体200において水平滑り破壊が発生した。この4体の試験体200の諸元を表1にまとめる。
1. 1. Test body and test method A schematic diagram showing the entire test body 200 is shown in FIG. 6 (A), and a schematic diagram centering on the
2.終局強度に対する横補強筋の寄与
水平滑り破壊を引き起こした4体の試験体200のひずみゲージから得られるそれぞれの箇所AからCにおける横補強筋124のひずみε、すなわち、梁端部側集中横補強筋124a、中間横補強筋124c、および梁中央側集中横補強筋124bのひずみεを算出した。また、水平滑り破壊時の梁120の先端変形角Rbを計測した。先端変形角Rbに対するひずみεのプロットを図7に示す。
2. 2. Contribution of lateral reinforcement to ultimate strength The strain ε of the
図7から、中間横補強筋124cと梁中央側集中横補強筋124bは、先端変形角Rbが5×10-3radから10×10-3radに達すると降伏することが分かる。これに対し、梁端部側集中横補強筋124aのひずみは小さい。このことから、梁端部側集中横補強筋124aは水平せん断力に対する抵抗が小さく、接合面130に対する終局強度fqrにほとんど寄与しないことが確認された。
From FIG. 7, it can be seen that the intermediate
従来、接合面130の終局強度は、「現場打ち同等型プレキャスト鉄筋コンクリート構造設計指針(案)・同解説(2002)」(社団法人建築学会編集、第1版、丸善株式会社発行、2002年10月20日、p.60)に記載されている以下の強度式(以下、式(3))を用いて計算されていた。
(3)
ただし、τu<0.3σBであり、σBは用いられるコンクリートの圧縮強度である。σBτuはせん断摩擦を接合要素の応力伝達機構とする場合の単位面積当たりの終局強度であり、μは接合面を形成するコンクリート間の摩擦係数、Psは接合面を横切る鉄筋の単位面積当たりの断面積であり、σyは接合面を横切る鉄筋の降伏強度または基準強度である。σ0は単位面積当たりの応力の鉛直方向成分であり、式(1)における括弧内の第4項と等価である。この式(3)を用いる終局強度の算出方法では、接合面を横切る鉄筋の全てが考慮される。すなわち、試験体200の場合では、差し筋125や中間横補強筋124c、梁中央側集中横補強筋124bのみならず、梁端部側集中横補強筋124aも考慮される。
Conventionally, the ultimate strength of the
(3)
However, τ u <0.3σ B , where σ B is the compressive strength of the concrete used. σ B τ u is the ultimate strength per unit area when shear friction is used as the stress transmission mechanism of the joint element, μ is the friction coefficient between the concrete forming the joint surface, and Ps is the unit area of the reinforcing bar crossing the joint surface. It is the cross-sectional area of the hit, and σ y is the yield strength or the reference strength of the reinforcing bar crossing the joint surface. σ 0 is a vertical component of stress per unit area, and is equivalent to the fourth term in parentheses in the equation (1). In the method of calculating the ultimate strength using this equation (3), all the reinforcing bars crossing the joint surface are taken into consideration. That is, in the case of the test body 200, not only the
しかしながら、上述したように、梁端部側集中横補強筋124aは接合面130に対する終局強度にほとんど寄与しないことが破壊試験から明らかとなった。したがって、第2実施形態の式(1)で表されるように、終局強度の計算において梁端部側集中横補強筋124aを無視して計算できることが分かった。
However, as described above, it was clarified from the fracture test that the beam end side concentrated
3.摩擦係数
上述したように、従来の計算方法(式(3))では、接合面130の摩擦係数μとしては、接合面130を形成するコンクリート同士の摩擦係数(すなわち、μrc)が採用されている。しかしながら、式(1)において等価摩擦係数μeqに替えてμrcを用いて終局強度qfrを算出したところ、計算値は試験結果から得られる値から大きく乖離することが確認された。これは、接合面130には、単に打継される梁コンクリート128aとスラブコンクリート128b間の界面だけでなく、鉄骨122とスラブコンクリート128bとの界面が存在するにも関わらず、従来の計算方法の式(3)では後者の摩擦係数が考慮されていないためと考えられる。
3. 3. Friction coefficient As described above, in the conventional calculation method (formula (3)), the friction coefficient μ between the concretes forming the
そこで、水平滑り破壊が生じた4体の試験体200のそれぞれにおいて、負載荷時(スラブ引張時)における打継の滑り変位δを算出した。測定箇所は、各試験体200のひずみゲージが設けられた3箇所AからCとほぼ同じであった。梁先端変形角Rbに対する滑り変位δのプロットを図8に示す。図8に示すように、梁先端変形角Rbが約10×10-3radに達すると滑り変位δが大きく増大することが分かる。ここで、図7からも理解されるように、梁中央側集中横補強筋124bと中間横補強筋124cも梁先端変形角Rbが約10×10-3radに達すると降伏する。これらの結果は、梁先端変形角Rbが約10×10-3radとなるときの載荷が梁コンクリート128aとスラブコンクリート128b間の接合面130における水平せん断耐久力qexpに相当することを意味している。
Therefore, in each of the four test bodies 200 in which the horizontal slip fracture occurred, the slip displacement δ of the joint during the negative load (slab tension) was calculated. The measurement points were substantially the same as those at three points A to C provided with the strain gauges of each test piece 200. FIG. 8 shows a plot of the slip displacement δ with respect to the beam tip deformation angle Rb. As shown in FIG. 8, it can be seen that the sliding displacement δ greatly increases when the beam tip deformation angle Rb reaches about 10 × 10 -3 rad. Here, as can be understood from FIG. 7, the beam center side concentrated
この結果に基づき、式(1)における終局強度qfrに試験結果から得られる水平せん断耐久力qexpを代入し、等価摩擦係数μeqを求めた。さらに、第2実施形態で述べたように、接合面130における摩擦係数は、コンクリート同士の摩擦係数とコンクリートと鉄骨との摩擦係数に対してそれぞれの面積割合を掛け合わせた値の和であるという仮定(式(2))の下、コンクリートと鉄骨、すなわち、スラブコンクリート128bと鉄骨122間の摩擦係数μsを算出した。その結果を図9に示す。図9から、スラブコンクリート128bと鉄骨122間の摩擦係数μsは概ね0.50から0.90の範囲にあることが理解される。水平滑り破壊に対する大きなマージンを確保する場合には、この範囲の下限値またはそれに近い値(例えば0.56)を採用してハイブリッド梁を設計することが好ましいと言える。
Based on this result, the horizontal shear endurance force qexp obtained from the test results was substituted into the ultimate strength qfr in the equation (1) to obtain the equivalent friction coefficient μ eq . Further, as described in the second embodiment, the coefficient of friction at the
以上の結果から、コンクリートが打ち継ぎされ、上側のコンクリート(すなわち、スラブコンクリート128b)が鉄骨と接するRC区間120aを有するハイブリッド梁を備える構造体100の設計にあたっては、以下の設計方法に基づいてハイブリッド梁の水平せん断力を算出することができる。
From the above results, in the design of the
(1)水平せん断力の算出においては、RC区間120aに配置される横補強筋124のうち、梁端部側集中横補強筋124aの寄与を考慮しない。したがって、梁中央側集中横補強筋124b、中間横補強筋124c、および差し筋125の断面積と降伏強度または基準強度(F値)、ならびに終局強度qfrに対する接合面130の鉛直方向における応力成分を考慮した強度式である式(1)を採用する。
(1) In the calculation of the horizontal shear force, the contribution of the concentrated
(2)鉄骨122と鉄骨122の上に設けられるコンクリート(ここではスラブコンクリート128b)間の摩擦係数として、0.50から0.90、または0.56以上0.8の範囲から選択される値を採用する。
(2) A value selected from the range of 0.50 to 0.90, or 0.56 or more and 0.8 as the coefficient of friction between the
(3)接合面130の摩擦係数としては、接合面130を形成する梁コンクリート128aとスラブコンクリート128bの間の摩擦係数と鉄骨122と鉄骨122の上に設けられるコンクリート(ここではスラブコンクリート128b)間の摩擦係数に対し、それぞれの面積割合を掛け合わせて得られる等価摩擦係数μeqを用いる。
(3) As the coefficient of friction of the
本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。各実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。 Each of the above-described embodiments of the present invention can be appropriately combined and implemented as long as they do not contradict each other. Those skilled in the art who appropriately add, delete, or change the design based on each embodiment are also included in the scope of the present invention as long as the gist of the present invention is provided.
上述した各実施形態によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、または、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと理解される。 Of course, other effects different from those brought about by each of the above-described embodiments, which are obvious from the description of the present specification or which can be easily predicted by those skilled in the art, are of course the present invention. It is understood that it is brought about by.
100:構造体、110:柱、110-1:第1の柱、110-2:第2の柱、110-3:第3の柱、110-4:第4の柱、110-5:第5の柱、110-6:第6の柱、112:柱主筋、114:帯筋、116:コンクリート、120:梁、120-1:第1の梁、120-2:第2の梁、120-3:第3の梁、120-4:第4の梁、122:鉄骨、124:横補強筋、124a:梁端部側集中横補強筋、124b:梁中央側集中横補強筋、124c:中間横補強筋、125:差し筋、126:梁主筋、126a:定着プレート、128:コンクリート、128a:梁コンクリート、128b:スラブコンクリート、130:接合面、150:床スラブ、200:試験体
100: Structure, 110: Pillar, 110-1: First pillar, 110-2: Second pillar, 110-3: Third pillar, 110-4: Fourth pillar, 110-5:
Claims (11)
前記ハイブリッド梁は、
鉄骨、および
鉄骨の両端部を覆う鉄筋コンクリートを備え、
前記鉄筋コンクリートは、
前記鉄骨の延伸方向に延伸する複数の梁主筋、
前記鉄骨と前記複数の梁主筋と交差し、前記鉄骨と前記複数の梁主筋を囲む複数の横補強筋、
前記鉄骨と前記複数の梁主筋と交差し、前記鉄骨、および前記複数の梁主筋の一部を囲む複数の差し筋、
前記鉄骨の端部、前記複数の梁主筋の一部、前記複数の横補強筋の一部、および前記複数の差し筋の一部を埋め込む梁コンクリート、ならびに
前記梁コンクリートの上に位置し、前記梁コンクリートと接し、前記複数の梁主筋の他の一部、前記複数の横補強筋の他の一部、および前記複数の差し筋の他の一部を埋め込むスラブコンクリートを有し、
前記複数の横補強筋は、
梁端部側に第1の密度で配置される複数の梁端部側集中横補強筋、
梁中央側に第2の密度で配置される複数の梁中央側集中横補強筋、および
前記複数の梁端部側集中横補強筋と前記梁中央側集中横補強筋の間に、前記第1の密度と前記第2の密度よりも低い密度で配置される複数の中間横補強筋から構成され、
前記設計方法は、前記梁端部側集中横補強筋の寄与を考慮せず、前記複数の梁中央側集中横補強筋、前記複数の中間横補強筋、および前記複数の差し筋の寄与、ならびに前記梁コンクリートと前記スラブコンクリート間の接合面にかかる鉛直方向の応力成分を考慮して前記接合面の終局強度を算出することを含む、構造体の設計方法。 It is a method of designing a structure including a hybrid beam.
The hybrid beam is
With steel and reinforced concrete covering both ends of the steel,
The reinforced concrete is
A plurality of beam main bars extending in the extending direction of the steel frame,
A plurality of lateral reinforcing bars that intersect the steel frame and the plurality of beam main bars and surround the steel frame and the plurality of beam main bars.
A plurality of reinforcing bars that intersect the steel frame and the plurality of beam main bars and surround the steel frame and a part of the plurality of beam main bars.
Located on the beam concrete, which embeds the end of the steel frame, a part of the beam main bar, a part of the lateral reinforcing bar, and a part of the beam bar, and said. It has a slab concrete that is in contact with the beam concrete and embeds the other part of the plurality of beam main bars, the other part of the plurality of lateral reinforcing bars, and the other part of the plurality of reinforcing bars.
The plurality of lateral reinforcing bars
Multiple beam end side concentrated lateral reinforcements arranged at the first density on the beam end side,
A plurality of beam center-side concentrated lateral reinforcements arranged at a second density on the beam center side, and the first among the plurality of beam end-side concentrated lateral reinforcements and the beam center-side concentrated lateral reinforcement. Consists of a plurality of intermediate lateral reinforcing bars arranged at a density lower than that of the second density.
The design method does not consider the contribution of the beam end side concentrated lateral reinforcing bar, and the contribution of the plurality of beam center side concentrated lateral reinforcing bars, the plurality of intermediate lateral reinforcing bars, and the plurality of insertion bars, and the contribution of the plurality of insertion bars. A method for designing a structure, which comprises calculating the ultimate strength of the joint surface in consideration of a stress component in the vertical direction applied to the joint surface between the beam concrete and the slab concrete.
前記ハイブリッド梁は、
ウェブと前記ウェブに連結される一対のフランジを有する鉄骨、および
前記鉄骨の両端部を覆う鉄筋コンクリートを備え、
前記鉄筋コンクリートは、
前記鉄骨の延伸方向に延伸する複数の梁主筋、
前記鉄骨と前記複数の梁主筋と交差し、前記鉄骨と前記複数の梁主筋を囲む複数の横補強筋、
前記鉄骨と前記複数の梁主筋と交差し、前記鉄骨、および前記複数の梁主筋の一部を囲む複数の差し筋、
前記鉄骨の端部、前記複数の梁主筋の一部、前記複数の横補強筋の一部、および前記複数の差し筋の一部を埋め込む梁コンクリート、ならびに
前記梁コンクリートの上に位置し、前記梁コンクリートと接し、前記複数の梁主筋の他の一部、前記複数の横補強筋の他の一部、および前記複数の差し筋の他の一部を埋め込むスラブコンクリートを有し、
前記複数の横補強筋は、
梁端部側に第1の密度で配置される複数の梁端部側集中横補強筋、
梁中央側に第2の密度で配置される複数の梁中央側集中横補強筋、および
前記複数の梁端部側集中横補強筋と前記梁中央側集中横補強筋の間に、前記第1の密度と前記第2の密度よりも低い密度で配置される複数の中間横補強筋から構成され、
前記設計方法は、以下の式(1)に従って前記梁コンクリートと前記スラブコンクリート間の接合面の終局強度qfrを算出することを含み、
式(1)において、
μeqは前記接合面の摩擦係数であり、
sawは前記複数の中間横補強筋の断面積の総和であり、
sσwyは前記複数の横補強筋の降伏強度または基準強度であり、
swawは前記複数の差し筋の断面積の総和であり、
swσwyは前記複数の差し筋の降伏強度または基準強度であり、
Aawは前記複数の梁中央側集中横補強筋の断面積の総和であり、
Aσwyは前記複数の梁中央側集中横補強筋の降伏強度または基準強度であり、
σ0は前記鉄筋コンクリートに生じる平均外部鉛直応力であり、
b´は、前記フランジの位置における鉄筋コンクリートの有効幅であり、
lcは前記鉄骨が延伸する方向における前記鉄筋コンクリートの長さである、構造体の設計方法。 It is a method of designing a structure including a hybrid beam.
The hybrid beam is
A steel frame having a web and a pair of flanges connected to the web, and reinforced concrete covering both ends of the steel frame.
The reinforced concrete is
A plurality of beam main bars extending in the extending direction of the steel frame,
A plurality of lateral reinforcing bars that intersect the steel frame and the plurality of beam main bars and surround the steel frame and the plurality of beam main bars.
A plurality of reinforcing bars that intersect the steel frame and the plurality of beam main bars and surround the steel frame and a part of the plurality of beam main bars.
Located on the beam concrete, which embeds the end of the steel frame, a part of the beam main bar, a part of the lateral reinforcing bar, and a part of the beam bar, and said. It has a slab concrete that is in contact with the beam concrete and embeds the other part of the plurality of beam main bars, the other part of the plurality of lateral reinforcing bars, and the other part of the plurality of reinforcing bars.
The plurality of lateral reinforcing bars
Multiple beam end side concentrated lateral reinforcements arranged at the first density on the beam end side,
A plurality of beam center-side concentrated lateral reinforcements arranged at a second density on the beam center side, and the first among the plurality of beam end-side concentrated lateral reinforcements and the beam center-side concentrated lateral reinforcement. Consists of a plurality of intermediate lateral reinforcing bars arranged at a density lower than that of the second density.
The design method includes calculating the ultimate strength q fr of the joint surface between the beam concrete and the slab concrete according to the following equation (1).
In equation (1)
μ eq is the coefficient of friction of the joint surface, and is
s a w is the sum of the cross-sectional areas of the plurality of intermediate lateral reinforcing bars.
s σ wy is the yield strength or reference strength of the plurality of lateral reinforcing bars.
swa w is the sum of the cross-sectional areas of the plurality of inserts.
sw σ wy is the yield strength or reference strength of the plurality of inserts.
Aa w is the sum of the cross-sectional areas of the plurality of beam center-side concentrated lateral reinforcing bars.
A σ wy is the yield strength or the reference strength of the plurality of beam center-side concentrated lateral reinforcing bars.
σ 0 is the average external vertical stress generated in the reinforced concrete.
b'is the effective width of the reinforced concrete at the position of the flange.
l c is the length of the reinforced concrete in the direction in which the steel frame is stretched, which is a method for designing a structure.
上記式において、
μsは前記鉄骨と前記スラブコンクリート間の摩擦係数であり、
Bsは前記ウェブの法線に平行な方向における前記フランジの長さであり、
μrcは前記梁コンクリートと前記スラブコンクリート間の摩擦係数であり、
bは前記法線に平行な前記方向における梁コンクリートの長さである、請求項8に記載の構造体の設計方法。 The coefficient of friction μ eq is expressed by the following equation.
In the above formula
μs is the coefficient of friction between the steel frame and the slab concrete.
B s is the length of the flange in a direction parallel to the normal of the web.
μrc is the coefficient of friction between the beam concrete and the slab concrete.
The method for designing a structure according to claim 8, wherein b is the length of the beam concrete in the direction parallel to the normal line.
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"梁材端部RC・中央部S造と柱RC造で構成されるハイブリッド構造に関する研究開発 その13", 2020年度日本建築学会大会(関東)学術講演梗概集, JPN6023018340, September 2020 (2020-09-01), JP, pages 1301 - 1302, ISSN: 0005052590 * |
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