JP4412196B2 - Calculation method of shear strength of reinforced concrete beam, design method using this calculation method, reinforced concrete beam designed by this design method and beam / floor structure of reinforced concrete - Google Patents

Calculation method of shear strength of reinforced concrete beam, design method using this calculation method, reinforced concrete beam designed by this design method and beam / floor structure of reinforced concrete Download PDF

Info

Publication number
JP4412196B2
JP4412196B2 JP2005038380A JP2005038380A JP4412196B2 JP 4412196 B2 JP4412196 B2 JP 4412196B2 JP 2005038380 A JP2005038380 A JP 2005038380A JP 2005038380 A JP2005038380 A JP 2005038380A JP 4412196 B2 JP4412196 B2 JP 4412196B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reinforced concrete
strength
concrete
shear
concrete beam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2005038380A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006225894A (en
Inventor
訓祥 杉本
安彦 増田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Obayashi Corp
Original Assignee
Obayashi Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Obayashi Corp filed Critical Obayashi Corp
Priority to JP2005038380A priority Critical patent/JP4412196B2/en
Publication of JP2006225894A publication Critical patent/JP2006225894A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4412196B2 publication Critical patent/JP4412196B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は設計基準強度の異なるコンクリートが上下に打継がれてなる鉄筋コンクリート梁のせん断強度の算定方法及びこの算定方法を用いた設計方法、並びに、この設計方法で設計された鉄筋コンクリート梁及び鉄筋コンクリートの梁・床構造に関する。   The present invention relates to a method for calculating the shear strength of a reinforced concrete beam in which concretes having different design reference strengths are cast up and down, a design method using this calculation method, and a reinforced concrete beam and a reinforced concrete beam designed by this design method. -Regarding floor structure.

従来より、ハーフプレキャスト(以下ハーフPCという)部材を用いて鉄筋コンクリート梁及びスラブを構築することが行われている。その場合、現場でハーフPC梁部材上部及びスラブにコンクリートを打設しなければならない。通常、梁に用いられるコンクリートの設計基準強度はスラブに用いられる設計基準強度よりも高いため、それを考慮にいれた施工方法が必要とされる。   Conventionally, reinforced concrete beams and slabs have been constructed using half precast (hereinafter referred to as half PC) members. In that case, concrete must be placed on the half PC beam member upper part and the slab at the site. Usually, the design standard strength of the concrete used for the beam is higher than the design standard strength used for the slab, so a construction method that takes this into consideration is required.

現場でハーフPC梁部材上部及びスラブにコンクリートを打設する場合に、工期短縮のため、ハーフPC梁部材8の主筋を接合した後、ハーフPC梁部材8上部とスラブ7のコンクリート2を一度に打設する方法が用いられる。図11はハーフPC梁部材8上部とスラブ7に一度にコンクリート2を打設して構築した鉄筋コンクリート梁1の断面図である。図11に示すように、上記の方法により構築された鉄筋コンクリート梁1は、異なる設計基準強度のコンクリート2、3が上下に打継がれた構成となる。しかし、異なる設計基準強度のコンクリート2,3が上下に打継がれた鉄筋コンクリート梁のせん断強度の計算方法が確立されていないため、全断面が、設計基準強度の低い方のコンクリートで構成された鉄筋コンクリート梁として設計しなければならなかった。
そのため、上記の方法を用いて鉄筋コンクリート梁1を設計する場合には、設計上のせん断強度が低くなってしまい、せん断補強筋を増やしたり、せん断補強筋に強度の高いものを用いたりするなどによりせん断強度を向上させる必要があった。また、現場打設コンクリートをハーフPC梁部材と同一かそれ以上の強度とする方法もあるが、その場合、スラブに必要以上の強度のコンクリートを用いることになり、コスト増、天端押さえの手間が増える、などの問題が生じてしまう。
When placing concrete on the half PC beam member upper part and the slab at the site, after joining the main bars of the half PC beam member 8 to shorten the work period, the upper part of the half PC beam member 8 and the concrete 2 of the slab 7 are attached at once. A method of placing is used. FIG. 11 is a sectional view of a reinforced concrete beam 1 constructed by placing concrete 2 on the half PC beam member 8 and the slab 7 at a time. As shown in FIG. 11, the reinforced concrete beam 1 constructed by the above-described method has a configuration in which concretes 2 and 3 having different design reference strengths are spliced up and down. However, there is no established method for calculating the shear strength of reinforced concrete beams in which concrete 2 and 3 with different design standard strengths are cast up and down, so the entire cross section is reinforced concrete composed of concrete with lower design standard strength. Had to be designed as a beam.
Therefore, when the reinforced concrete beam 1 is designed using the above method, the designed shear strength is lowered, and the number of shear reinforcement bars is increased, or the strength of the shear reinforcement bars is used. It was necessary to improve the shear strength. In addition, there is a method to make the cast-in-place concrete equal to or higher than the half PC beam member, but in that case, the concrete will be stronger than necessary for the slab, increasing the cost and labor of pressing the top end. The problem of increasing will occur.

鉄筋コンクリート梁のせん断強度を向上させる方法の一つとして、例えば特許文献1には、図12に示すように、スラブ7内にも梁主筋5を配置し、ハーフPC梁部材8の内部の梁主筋(下端筋)4及びこのハーフPC梁部材8の上側の梁主筋(上端筋)5を囲繞するせん断補強筋11を設け、スラブ7の梁主筋5の間にこれと直行してハーフPC梁部材8上部及びスラブ7内にせん断力伝達筋12を設け、鉄筋コンクリート梁1のせん断強度を向上させる方法が開示されている。
また、例えば特許文献2には、梁上端主筋と梁下端筋の周りに巻回されたせん断補強筋が梁の長手方向に所定の間隔をおいて埋設された鉄筋コンクリート梁において、隣り合うせん断補強筋の間に、梁上端主筋に取り付けられるとともに、下端部が下側のコンクリート部内に入り込む逆U字形の補強筋を設けることにより、鉄筋コンクリート梁のせん断強度を向上させる方法が開示されている。
特開平7−305443号報 特開2000−336746号報
As one method for improving the shear strength of a reinforced concrete beam, for example, in Patent Document 1, as shown in FIG. 12, a beam main bar 5 is also arranged in a slab 7, and the beam main bar inside the half PC beam member 8 is arranged. A shear reinforcement bar 11 surrounding the lower bar 4 and the upper beam main bar (upper bar) 5 of the half PC beam member 8 is provided, and the half PC beam member goes straight between the beam main bar 5 of the slab 7. 8 discloses a method of improving the shear strength of the reinforced concrete beam 1 by providing shear force transmission bars 12 in the upper part and the slab 7.
Further, for example, in Patent Document 2, in a reinforced concrete beam in which shear reinforcement bars wound around the beam upper main bar and the beam lower bar are embedded at predetermined intervals in the longitudinal direction of the beam, adjacent shear reinforcement bars are disclosed. In the meantime, there is disclosed a method for improving the shear strength of a reinforced concrete beam by providing an inverted U-shaped reinforcing bar that is attached to the upper main bar of the beam and whose lower end enters the lower concrete part.
JP 7-305443 A JP 2000-336746 A

しかし、特許文献1記載の方法により鉄筋コンクリート梁を補強するためには、コンクリートの打設前にせん断力伝達筋12を配筋しなければならない。また、特許文献2記載の方法により補強するためには、せん断補強筋及び逆U字形の補強筋を配筋しなければなない。このため、工期が延び、工事費用が増加してしまう。   However, in order to reinforce a reinforced concrete beam by the method described in Patent Document 1, it is necessary to arrange the shear force transmission bar 12 before placing concrete. Moreover, in order to reinforce by the method described in Patent Document 2, it is necessary to arrange a shear reinforcement bar and an inverted U-shaped reinforcement bar. For this reason, the construction period is extended and the construction cost increases.

また、従来は、設計基準強度の異なるコンクリートが打ち継がれた鉄筋コンクリート梁の場合、小さい方の設計基準強度の値を用いて設計していたため、必要以上の強度のコンクリートを用いたり、補強を施したりするなど、過剰な設計となっていた。   Conventionally, in the case of reinforced concrete beams in which concrete with different design standard strength has been handed over, it was designed using the value of the smaller design standard strength. It was overdesigned.

しかしながら、そもそも、異なる設計基準強度のコンクリート2,3が上下に打ち継がれた鉄筋コンクリート梁1は、全断面に低い方の設計基準強度と等しい強度のコンクリートが打設された鉄筋コンクリート梁に比べ強度が高いことは明らかであり、全断面に低い方の設計基準強度と等しい強度のコンクリートが打設された鉄筋コンクリート梁として扱う場合には、過剰に補強を行うことになり工事費用が増加してしまう。   However, in the first place, the reinforced concrete beam 1 in which the concretes 2 and 3 having different design standard strengths are handed over is stronger than the reinforced concrete beam in which the concrete having the same strength as the lower design standard strength is cast in all sections. Obviously, it is high, and when it is handled as a reinforced concrete beam in which concrete having a strength equal to the lower design standard strength is cast on the entire cross section, it will be excessively reinforced and the construction cost will increase.

そこで、本発明は、異なる設計基準強度のコンクリートが上下に打継がれた鉄筋コンクリート梁のせん断強度を、両コンクリートの設計基準強度を考慮して算定し、鉄筋コンクリート梁を適切に設計できるようにすることを目的とする。   Therefore, the present invention calculates the shear strength of a reinforced concrete beam in which concrete of different design standard strength is cast up and down in consideration of the design standard strength of both concretes so that the reinforced concrete beam can be designed appropriately. With the goal.

本発明のせん断強度の算出方法は、設計基準強度の異なるコンクリートが上下に打ち継がれてなる鉄筋コンクリート梁のせん断強度の算出方法であって、前記鉄筋コンクリート梁の高さをD[mm]、下側に位置するコンクリートの設計基準強度をFc[N/mm2]、上側に位置するコンクリートの設計基準強度及び高さを夫々Fc[N/mm2]及びt[mm]とした場合に、前記鉄筋コンクリート梁が、D/2とtとの大小関係に応じて以下の式(1)又は(2)で算定される等価設計基準強度FCe[N/mm2]を有するとみなして、当該鉄筋コンクリート梁のせん断強度を算出することを特徴とする。
D/2≧tの場合Fc={Fc×t+Fc×(D/2−t)}/(D/2)
…(1)
D/2<tの場合Fc=Fc …(2)
The method for calculating the shear strength of the present invention is a method for calculating the shear strength of a reinforced concrete beam in which concretes having different design reference strengths are cast up and down, wherein the height of the reinforced concrete beam is D [mm], the lower side. When the design standard strength of the concrete located at Fc 1 [N / mm 2 ] and the design standard strength and height of the concrete located above are Fc t [N / mm 2 ] and t [mm], respectively, Assuming that the reinforced concrete beam has an equivalent design reference strength F Ce [N / mm 2 ] calculated by the following formula (1) or (2) according to the magnitude relationship between D / 2 and t, The shear strength of a reinforced concrete beam is calculated.
For D / 2 ≧ t Fc e = {Fc t × t + Fc 1 × (D / 2-t)} / (D / 2)
... (1)
In the case of D / 2 <t Fc e = Fc t ... (2)

また、本発明は、設計基準強度の異なるコンクリートが上下に打ち継がれてなる鉄筋コンクリート梁のせん断強度を前記の方法により算出し、当該鉄筋コンクリート梁に生ずるせん断力以上となるように当該鉄筋コンクリートを設計することを特徴とする鉄筋コンクリート梁の設計方法及び前記設計方法により設計されたことを特徴とする鉄筋コンクリート梁も含むものとする。
また、前記鉄筋コンクリート梁はハーフプレキャストコンクリート部材にコンクリートが現場打ちされて構築される鉄筋コンクリート梁としてもよい。さらに、ハーフプレキャストコンクリート部材の上部とスラブと一体にコンクリートを打設し構築される鉄筋コンクリート梁としてもよい。
さらに、前記鉄筋コンクリート梁において、梁上端主筋の一部がスラブ内に亘って配筋され、梁ウェブ部からスラブ内にせん断力を伝達するせん断力伝達筋が省略されてもよい。
また、本発明は、前記鉄筋コンクリート梁を含む梁・床構造において、下端主筋を有する下側の高強度コンクリート部分と、梁上端主筋を有する上側の普通強度コンクリート部分とからなる梁と、上記梁の普通強度コンクリート部分と同じ普通強度コンクリートで形成された床スラブとを備え、上記高強度コンクリート部分と上記普通強度コンクリート部分には、上記梁上端主筋と上記梁下端主筋の回りに巻回されたせん断補強筋が梁の長手方向に所定間隔を置いて埋設されていることを特徴とする鉄筋コンクリートの梁・床構造も含むものとする。
Further, the present invention calculates the shear strength of a reinforced concrete beam in which concretes having different design reference strengths are handed over by the above method, and designs the reinforced concrete so as to be equal to or higher than the shear force generated in the reinforced concrete beam. A reinforced concrete beam design method characterized by the above and a reinforced concrete beam designed by the design method are also included.
Further, the reinforced concrete beam may be a reinforced concrete beam constructed by placing concrete on the half precast concrete member. Furthermore, it is good also as a reinforced concrete beam constructed by placing concrete into the upper part of the half precast concrete member and the slab.
Furthermore, in the reinforced concrete beam, a part of the beam upper end main reinforcement may be arranged over the slab, and the shear force transmission reinforcement for transmitting the shear force from the beam web portion into the slab may be omitted.
Further, the present invention provides a beam / floor structure including the reinforced concrete beam, a beam composed of a lower high-strength concrete portion having a lower end main reinforcement, and an upper ordinary strength concrete portion having a beam upper end reinforcement, A floor slab formed of the same normal strength concrete as the normal strength concrete portion, and the high strength concrete portion and the normal strength concrete portion are sheared around the beam upper main bar and the beam lower main bar. It also includes a reinforced concrete beam / floor structure in which reinforcing bars are embedded at predetermined intervals in the longitudinal direction of the beam.

本発明によれば、上下に打ち継がれたコンクリートの夫々の設計基準強度を考慮することにより鉄筋コンクリート梁のせん断強度を適正に算出できるので、従来、過剰に行っていたせん断補強を減らすことができる。このため、特許文献1のせん断伝達筋や特許文献2の補強筋を必要以上に増やしたりすることなどの対策が不要となり、コストを抑えることができる。また、ハーフプレキャスト梁を用いて鉄筋コンクリート梁を構築する際に、ハーフPC梁部材上部及びスラブに一度にコンクリートを打設することができるため、工期を短縮することができる。   According to the present invention, since the shear strength of a reinforced concrete beam can be appropriately calculated by considering the design standard strength of each of the concrete cast up and down, it is possible to reduce the shear reinforcement that has been excessively performed conventionally. . For this reason, measures such as increasing the shear transmission bars of Patent Document 1 and the reinforcing bars of Patent Document 2 more than necessary are unnecessary, and the cost can be reduced. Moreover, when constructing a reinforced concrete beam using a half precast beam, the concrete can be placed on the half PC beam member upper part and the slab at a time, so the construction period can be shortened.

本発明によれば、異なる設計基準強度のコンクリートが上下に打ち継がれた鉄筋コンクリート梁のせん断強度を、両コンクリートの設計基準強度を考慮して算定できるので、鉄筋コンクリート梁を適切に設計することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to calculate the shear strength of a reinforced concrete beam in which concrete with different design standard strength is cast up and down in consideration of the design standard strength of both concretes, so it is possible to appropriately design a reinforced concrete beam It becomes.

まず、本発明の対象となる鉄筋コンクリート梁について説明する。図1は鉄筋コンクリート梁1を示す図であり、同図(a)は、鉄筋コンクリート梁1の軸方向断面図であり、同図(b)は鉄筋コンクリート梁1の横方向断面図である。図1に示すように、本発明の計算対象となる鉄筋コンクリート梁1は、打継ぎ面を境界として上下に打継がれたコンクリート2、3と、コンクリート2,3に埋設された梁主筋4、5と、せん断補強筋6とから構成される。ここで、上側のコンクリート2には、下側のコンクリート3よりも低い設計基準強度のコンクリートが用いられている。また、図2には、本発明の計算対象となる鉄筋コンクリート梁1の別の実施形態を示す。本発明の計算対象となる鉄筋コンクリート梁1には、図2に示すような、鉄筋コンクリート梁1の上側のコンクリート2がスラブ7と一体になったものも含まれる。   First, a reinforced concrete beam that is an object of the present invention will be described. FIG. 1 is a view showing a reinforced concrete beam 1, FIG. 1 (a) is an axial sectional view of the reinforced concrete beam 1, and FIG. 1 (b) is a lateral sectional view of the reinforced concrete beam 1. As shown in FIG. 1, a reinforced concrete beam 1 to be calculated according to the present invention includes concrete 2 and 3 which are cast up and down with a joint surface as a boundary, and beam main bars 4 and 5 embedded in concrete 2 and 3. And the shear reinforcement 6. Here, the upper concrete 2 is made of concrete having a design standard strength lower than that of the lower concrete 3. Moreover, in FIG. 2, another embodiment of the reinforced concrete beam 1 used as the calculation object of this invention is shown. The reinforced concrete beam 1 to be calculated according to the present invention includes a structure in which the concrete 2 on the upper side of the reinforced concrete beam 1 is integrated with the slab 7 as shown in FIG.

図3は、ハーフプレキャスト部材であるハーフPC梁部材8を用いて鉄筋コンクリート梁1を構築する方法の一例を示す図である。ハーフPC梁部材8は、コンクリート3と、下部がコンクリート3に埋設され上部が露出しているせん断補強筋6と、コンクリート3内に埋設された梁主筋4により構成される。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a method for constructing the reinforced concrete beam 1 using the half PC beam member 8 which is a half precast member. The half PC beam member 8 is composed of concrete 3, a shear reinforcement bar 6 whose lower part is embedded in the concrete 3 and whose upper part is exposed, and a beam main bar 4 embedded in the concrete 3.

図3に示すように、鉄筋コンクリート梁1はハーフPC梁部材8を建て込み、上端筋5及びスラブ筋(図示せず)の配筋を行い、後打ちコンクリート2をハーフPC梁部材8上部に打設することで構築される。ここで、後打ちコンクリート2にハーフPC梁部材8のコンクリート3と異なる設計基準強度のコンクリートを用いると、これにより構築された鉄筋コンクリート梁1は、前述した上下に異なる設計基準強度のコンクリートが打ち継がれた構成となり、ハーフPC梁部材8のコンクリート3が下側のコンクリート3、後打ちコンクリート2が上側のコンクリート2となる。
なお、工期短縮のため、ハーフPC梁部材上部8とスラブ7とにコンクリート2を一度に打設する方法がとられることがある。このように、ハーフPC梁部材8上部とスラブ7とにコンクリート2を一度に打設して構築された鉄筋コンクリート梁1は、図2に示すように、鉄筋コンクリート梁1の上側のコンクリート2がスラブ7と一体となった構成となる。本発明のせん断強度の計算方法は、このように構築した鉄筋コンクリート梁1のせん断強度を計算する場合にも有効である。
As shown in FIG. 3, the reinforced concrete beam 1 has the half PC beam member 8 built therein, the upper end bar 5 and the slab bar (not shown) are arranged, and the post-cast concrete 2 is hit on the upper part of the half PC beam member 8. It is built by setting. Here, when concrete having a design standard strength different from that of the concrete 3 of the half PC beam member 8 is used for the post-cast concrete 2, the reinforced concrete beam 1 constructed by the concrete has a design standard strength different from that above and below. The concrete 3 of the half PC beam member 8 is the lower concrete 3 and the post-cast concrete 2 is the upper concrete 2.
In order to shorten the construction period, a method of placing concrete 2 on the half PC beam member upper portion 8 and the slab 7 at once may be used. In this way, the reinforced concrete beam 1 constructed by placing the concrete 2 on the half PC beam member 8 and the slab 7 at a time, the concrete 2 on the upper side of the reinforced concrete beam 1 is slab 7 as shown in FIG. It becomes the composition united with. The calculation method of the shear strength of the present invention is also effective when calculating the shear strength of the reinforced concrete beam 1 constructed as described above.

次に、本発明のせん断強度の算出方法について説明する。鉄筋コンクリート梁のせん断強度を計算する式には、例えば、日本建築学会の「鉄筋コンクリート造建物の靭性保証型耐震設計指針・同解説」に記されているせん断強度式などがあげられる。しかし、これらの式は全断面に一定の設計基準強度のコンクリートが打設された鉄筋コンクリート梁を対象としており、設計基準強度の互いに異なるコンクリートが上下に打ち継がれた鉄筋コンクリート梁は対象としていない。   Next, the shear strength calculation method of the present invention will be described. The formula for calculating the shear strength of a reinforced concrete beam includes, for example, the shear strength formula described in the “Guidelines for Strengthening Assurance Design of Reinforced Concrete Buildings / Description” of the Architectural Institute of Japan. However, these equations are intended for reinforced concrete beams in which concrete of a certain design standard strength is cast on the entire cross section, and not for reinforced concrete beams in which concretes having different design standard strengths are cast up and down.

そこで、本発明のせん断強度の算出方法は、設計基準強度の異なるコンクリートが上下に打ち継がれてなる鉄筋コンクリート梁のせん断強度の算出方法であって、前記鉄筋コンクリート梁の高さをD[mm]、下側に位置するコンクリートの設計基準強度をFc[N/mm2]、上側に位置するコンクリートの設計基準強度及び高さを夫々Fc[N/mm2]及びt[mm]とした場合に、前記鉄筋コンクリート梁が、D/2とtとの大小関係に応じて以下の式(1)又は(2)で算定される等価設計基準強度Fc[N/mm2]を有するとみなして、当該鉄筋コンクリート梁のせん断強度を算出する。
D/2≧tの場合Fc={Fc×t+Fc×(D/2−t)}/(D/2)
…(3)
D/2<tの場合Fc=Fc …(4)
Accordingly, the shear strength calculation method of the present invention is a method for calculating the shear strength of a reinforced concrete beam in which concretes having different design standard strengths are cast up and down, wherein the height of the reinforced concrete beam is D [mm], When the design standard strength of the concrete located on the lower side is Fc 1 [N / mm 2 ] and the design standard strength and height of the concrete located on the upper side are Fc t [N / mm 2 ] and t [mm], respectively to the reinforced concrete beams, is regarded as having a calculated by the equivalent design strength Fc e [N / mm 2] by the following equation in accordance with the magnitude relationship between D / 2 and t (1) or (2) The shear strength of the reinforced concrete beam is calculated.
For D / 2 ≧ t Fc e = {Fc t × t + Fc 1 × (D / 2-t)} / (D / 2)
... (3)
In the case of D / 2 <t Fc e = Fc t ... (4)

ここで、求めたせん断強度が構造計算等により求めた鉄筋コンクリート梁に生じるせん断力に満たない場合は、せん断強度を向上するため、せん断補強筋の数を増やしたり、強度の高い鉄筋をせん断補強筋に用いたりする設計を行う。   Here, if the obtained shear strength is less than the shear force generated in the reinforced concrete beam obtained by structural calculation etc., to increase the shear strength, increase the number of shear reinforcement bars, or replace the high strength reinforcement bars with shear reinforcement bars. Design to use for.

以下、上記の鉄筋コンクリート梁のせん断強度の計算方法について詳しく説明する。
まず、全断面に一定の設計基準強度のコンクリートが打設されている鉄筋コンクリート梁のせん断強度の計算方法について説明する。図4は鉄筋コンクリート梁にその両端に曲げモーメント、せん断力、及び軸力を受けている状態における力の釣合いを示す図である。図4に示すように、鉄筋コンクリート梁の断面Aは、外部より、上端筋とその周辺のコンクリートに圧縮力及び鉛直下向きに梁に働くせん断力と等しい大きさの荷重Vを受けており、下端筋には引張り荷重を受けている。また、断面Bの上端筋には引張り荷重を受けており、下端筋とその周辺のコンクリートには圧縮荷重及び鉛直上向きに梁に働くせん断力と等しい大きさの荷重Vを受けている。
Hereinafter, the calculation method of the shear strength of the reinforced concrete beam will be described in detail.
First, a method for calculating the shear strength of a reinforced concrete beam in which concrete having a constant design standard strength is cast on the entire cross section will be described. FIG. 4 is a diagram showing a balance of forces in a state where the reinforced concrete beam receives bending moment, shearing force, and axial force at both ends thereof. As shown in FIG. 4, the cross section A of the reinforced concrete beam receives a load V having a magnitude equal to the compressive force and the shearing force acting on the beam vertically downward on the upper end reinforcement and the surrounding concrete from the outside. Is under tensile load. Moreover, the upper end reinforcement of the cross section B receives a tensile load, and the lower end reinforcement and the surrounding concrete receive a compressive load and a load V having a magnitude equal to the shear force acting on the beam vertically upward.

鉄筋コンクリート梁は曲げモーメント、せん断力、軸力を受け終局状態に達する時、部材内の応力伝達機構として、部材両端の圧縮領域を対角線状に結ぶ圧縮ストラットもしくはアーチ機構と呼ばれる応力伝達機構と、部材端の圧縮力が横補強筋の引張り力に変換されてから伝わるというトラス機構と呼ばれる応力伝達機構とにより伝達される。そこで、それぞれの機構によって伝達される応力について分けて考える。   Reinforced concrete beams receive bending moment, shearing force, and axial force and reach the ultimate state. As a stress transmission mechanism in the member, a stress transmission mechanism called a compression strut or arch mechanism that diagonally connects the compression regions at both ends of the member, It is transmitted by a stress transmission mechanism called a truss mechanism in which the compressive force at the end is transmitted after being converted into the tensile force of the lateral reinforcement. Therefore, the stress transmitted by each mechanism is considered separately.

図5は、アーチ機構を形成した鉄筋コンクリートの力の応力伝達機構を示す模式図である。図5に示すように、アーチ機構は、鉄筋コンクリート梁が受けるせん断力を、断面Aにおいて上端筋及びその付近の圧縮荷重を受ける部分と、断面Bにおいて下端筋及びその付近の圧縮荷重を受ける部分との間に位置するコンクリートが、圧縮応力として伝達する機構である。実際には、アーチ機構を形成する領域は、鉄筋コンクリート梁の中央部でふくらんだ形状となるものと思われるが、ここでは、断面Aの上側半分と断面Bの下半分を結ぶ角柱状の領域とする。   FIG. 5 is a schematic diagram showing a stress transmission mechanism of a reinforced concrete force in which an arch mechanism is formed. As shown in FIG. 5, the arch mechanism has a shear force applied to the reinforced concrete beam in a section A that receives a compressive load in the upper end and its vicinity in section A, and a section that receives a compressive load in the section B and its lower end in the vicinity. The concrete located between the two is a mechanism for transmitting as compressive stress. Actually, the region forming the arch mechanism seems to have a bulging shape at the center of the reinforced concrete beam, but here, a prismatic region connecting the upper half of the section A and the lower half of the section B, To do.

ここで、断面Aにおける鉛直方向及び水平方向の力の釣合いを考えると、以下の式が導かれる。なお、H’は断面Aにおいてアーチ機構のコンクリート及び鉄筋が受ける水平方向荷重の和、N’はアーチ機構の軸方向の圧縮力、θはアーチ機構の水平方向に対する傾き、Fc[N/mm2]は鉄筋コンクリート梁に打設されたコンクリートの設計基準強度、D[mm]は鉄筋コンクリート梁の高さ、b[mm]は鉄筋コンクリート梁の幅を示す。
’−N’sinθ=0 …(5)
H’ −N’cosθ=0 …(6)
Here, when considering the balance of forces in the vertical direction and the horizontal direction in the cross section A, the following expression is derived. H ′ is the sum of horizontal loads received by the concrete and the reinforcing bar of the arch mechanism in section A, N ′ is the axial compression force of the arch mechanism, θ is the inclination of the arch mechanism with respect to the horizontal direction, and F c e [N / mm 2 ] indicates the design standard strength of the concrete placed in the reinforced concrete beam, D [mm] indicates the height of the reinforced concrete beam, and b [mm] indicates the width of the reinforced concrete beam.
V a '−N′sin θ = 0 (5)
H′−N′cos θ = 0 (6)

式(5)、式(6)よりN’を消去すると以下の式が導かれる。
’=H’tanθ …(7)
When N ′ is eliminated from the equations (5) and (6), the following equation is derived.
V a '= H'tan θ (7)

ここで、コンクリートの圧縮応力をσ[N/mm2]とすると、以下の式が導かれる。
H’=bσD/2 …(8)
Here, when the compressive stress of concrete is σ e [N / mm 2 ], the following equation is derived.
H ′ = bσ e D / 2 (8)

式(7)に、式(8)を代入し、終局状態を考えているので、コンクリートの圧縮強度σ[N/mm2]とコンクリートの設計基準強度Fc[N/mm2]を代入すれば、全断面に同一の設計基準強度のコンクリートが打設された鉄筋コンクリート梁におけるアーチ機構が負担するせん断強度V’が求まり、以下の式のように表される。
’=bFcDtanθ/2 …(9)
Substituting Eq. (8) into Eq. (7) and considering the final state, substitute the compressive strength of concrete σ e [N / mm 2 ] and the concrete design standard strength F e [N / mm 2 ] of concrete. In this case, the shear strength V a ′ borne by the arch mechanism in the reinforced concrete beam in which the concrete having the same design standard strength is cast on the entire cross section is obtained, and is expressed by the following equation.
V a ′ = bFc e Dtan θ / 2 (9)

次に、同様に設計基準強度の互いに異なるコンクリートが上下に打ち継がれた鉄筋コンクリート梁のせん断強度を導く。図6は、鉄筋コンクリート梁のその両端に曲げモーメント、せん断力及び軸力を受けている状態における力の釣合いを示す図である。全断面に一定の設計基準強度のコンクリートが打設されている場合と同様に、鉄筋コンクリート梁の断面Aには、上端筋とその周辺のコンクリートに圧縮力及び鉛直下向きにせん断力と等しい大きさの荷重Vを受けており、下端筋には引張り荷重を受けている。また、断面Bの上端筋には引張り荷重を受けており、下端筋とその周辺のコンクリートには圧縮荷重及び鉛直上向きにせん断力と等しい大きさのせん断荷重Vを受けている。
なお、図6において、D[mm]は鉄筋コンクリート梁の高さ、b[mm]は鉄筋コンクリート梁の幅、t[mm]は上側のコンクリートの高さ、Fc[N/mm2]は上側のコンクリートの設計基準強度、Fc[N/mm2]は下側のコンクリートの設計基準強度を表すものとする。
Next, similarly, the shear strength of the reinforced concrete beam in which concretes having different design standard strengths are cast up and down is derived. FIG. 6 is a diagram showing a balance of forces in a state where a bending moment, a shearing force and an axial force are received at both ends of the reinforced concrete beam. Similar to the case where concrete of a certain design standard strength is placed on the entire cross section, the cross section A of the reinforced concrete beam has the same size as the compressive force and the vertical downward shear force on the upper end reinforcement and the surrounding concrete. and under a load V a, undergoing tensile load on the lower end muscle. Moreover, under load pulling the upper end muscle section B, and subjected to shearing load V a shear force equal in magnitude to the compressive load and vertically upward to the concrete and surrounding the lower end muscle.
In FIG. 6, D [mm] is the height of the reinforced concrete beam, b [mm] is the width of the reinforced concrete beam, t [mm] is the height of the upper concrete, and Fc t [N / mm 2 ] is the upper side of the reinforced concrete beam. The design standard strength of concrete, Fc 1 [N / mm 2 ], represents the design standard strength of the lower concrete.

設計基準強度の異なるコンクリートが上下に打ち継がれた鉄筋コンクリート梁においても同一形状のアーチ機構が形成される。図7は、設計基準強度の異なるコンクリートが上下に打ち分けられた鉄筋コンクリート梁におけるアーチ機構の力の伝達を示す図である。   An arch mechanism with the same shape is also formed in a reinforced concrete beam in which concrete with different design reference strengths is cast up and down. FIG. 7 is a diagram illustrating the transmission of the force of the arch mechanism in a reinforced concrete beam in which concretes having different design reference strengths are laid up and down.

ここで、異なる設計基準強度のコンクリートが上下に打ち継がれた鉄筋コンクリート梁のせん断強度を決定する位置は、アーチ機構の強度を決定する位置と等しい。下側のコンクリートの設計基準強度Fc[N/mm2]は上側のコンクリートの設計基準強度Fc[N/mm2]よりも大きいため、アーチ機構の強度は、圧縮応力に垂直な断面において上側の設計基準強度がFc[N/mm2]のコンクリートが占める割合が最も大きい断面、すなわち断面Aにおいて決定される。断面Aにおける力の釣合いを考えると以下の2式が導かれる。
−Nsinθ=0 …(10)
H−Ncosθ=0 …(11)
ここで、断面Aにかかる鉛直下向きの荷重(=Vはアーチ機構により負担するせん断力)、Nはアーチ機構の軸方向の圧縮応力、Hは断面Aにおいて上端筋及び上端筋付近のコンクリートに働く圧縮荷重の和、θはアーチ機構の水平面に対する角度を示している。
Here, the position for determining the shear strength of a reinforced concrete beam in which concretes having different design reference strengths are cast up and down is equal to the position for determining the strength of the arch mechanism. Since the design standard strength Fc 1 [N / mm 2 ] of the lower concrete is larger than the design standard strength Fc t [N / mm 2 ] of the upper concrete, the strength of the arch mechanism is in a cross section perpendicular to the compressive stress. The upper design reference strength is determined in the cross section where the proportion of the concrete having Fc t [N / mm 2 ] is the largest, that is, the cross section A. Considering the balance of forces in the section A, the following two formulas are derived.
V a −N a sin θ = 0 (10)
H-N a cos θ = 0 (11)
Here, the vertical downward load applied to the cross section A (= V a is the shearing force borne by the arch mechanism), N a is the compressive stress in the axial direction of the arch mechanism, and H is the concrete in the vicinity of the upper and upper bars in the cross section A. The sum of compressive loads acting on, θ represents the angle of the arch mechanism with respect to the horizontal plane.

式(10)、式(11)よりNを消去すると以下の式が導かれる。
=Htanθ …(12)
When N is eliminated from the equations (10) and (11), the following equation is derived.
V a = Htanθ (12)

また、断面Aにおける力の釣合いを考え、上側のコンクリートにかかる圧縮応力度をσ[N/mm2]、下側のコンクリートにかかる圧縮応力度をσ[N/mm2]とすると以下の式が導かれる。
H=b・{σ×t+σ×(D/2−t)} …(13)
Considering the balance of forces in section A, if the compressive stress applied to the upper concrete is σ t [N / mm 2 ] and the compressive stress applied to the lower concrete is σ 1 [N / mm 2 ], The following formula is derived.
H = b · {σ t × t + σ 1 × (D / 2−t)} (13)

式(12)と式(13)より以下の式が導かれる。
={σ・bt+σ・b(D/2−t)}tanθ …(14)
The following expressions are derived from Expressions (12) and (13).
V a = {σ t · bt + σ 1 · b (D / 2−t)} tan θ (14)

さらに、終局状態を考える場合は、σ=Fc、σ=Fcとすれば、鉄筋コンクリート梁のアーチ機構が負担するできる最大せん断強度が求まる。
={Fc・bt+Fc・b(D/2−t)}tanθ …(15)
Further, when considering the final state, if σ t = Fc t and σ 1 = Fc 1 , the maximum shear strength that can be borne by the arch mechanism of the reinforced concrete beam is obtained.
V a = {Fc t · bt + Fc 1 · b (D / 2−t)} tan θ (15)

ここで、上記の鉄筋コンクリート梁を全断面に同一の設計基準強度FCe[N/mm2]のコンクリートを打設した梁としてみなした場合と比較する。全断面に同一の設計基準強度のコンクリートが打設された梁のせん断強度は式(9)であらわされる。そこで、V=V’とすることで以下の式が導かれる。
{Fc・bt+Fc・b(D/2−t)}tanθ=FcbDtanθ/2
…(16)
Fc={Fc・bt+Fc・b(D/2−t)}}/(D/2)
…(17)
Here, the above reinforced concrete beam is compared with the case where it is regarded as a beam in which concrete having the same design reference strength F Ce [N / mm 2 ] is placed in all sections. The shear strength of a beam in which concrete having the same design standard strength is cast on the entire cross section is expressed by Equation (9). Therefore, the following formula is derived by setting V a = V a ′.
{Fc t · bt + Fc 1 · b (D / 2−t)} tan θ = Fc e bDtan θ / 2
... (16)
Fc e = {Fc t · bt + Fc 1 · b (D / 2−t)}} / (D / 2)
... (17)

式(16)の左辺は全断面一定とみなした場合のコンクリートの圧縮強度であり、右辺は、各設計基準強度にそれぞれのコンクリートが鉄筋コンクリート梁の断面の上側半分において占める比率を掛けて求めた平均強度(以下、等価強度という)である。式(16)より、2種類の圧縮強度を持つコンクリートが高さ方向に打ち継がれている鉄筋コンクリート梁のアーチ機構が負担する梁のせん断強度を計算する場合、この鉄筋コンクリート梁全体に、各設計基準強度にそれぞれのコンクリートが鉄筋コンクリート梁の断面の上側半分における面積の占める割合を乗じた等価強度を有する鉄筋コンクリート梁として扱うことができることがわかる。   The left side of equation (16) is the compressive strength of the concrete when all sections are considered constant, and the right side is the average obtained by multiplying each design standard strength by the proportion of each concrete in the upper half of the cross section of the reinforced concrete beam Strength (hereinafter referred to as equivalent strength). When calculating the shear strength of a beam borne by the arch mechanism of a reinforced concrete beam in which concrete with two types of compressive strength is spun in the height direction from Equation (16), each design criterion is applied to the entire reinforced concrete beam. It can be seen that each concrete can be treated as a reinforced concrete beam having an equivalent strength obtained by multiplying the strength by the proportion of the area in the upper half of the cross section of the reinforced concrete beam.

次に、トラス機構が負担するせん断強度について説明する。
図8は、トラス機構の応力伝達機構を示す図であり、図9は、図8のIFGHで囲まれる領域について詳しく示した図である。トラス機構では、部材両側の端部から扇形に広がる圧縮応力場(図8のCDEFで囲まれる領域)と、角度φの一定の斜め圧縮応力場(図8のIFGHで囲まれる領域)により応力を伝達すると考えられる。そのため、鉄筋コンクリート梁にのせん断強度は、CDEFで囲まれる領域及びIFGHで囲まれる領域で求めたせん断強度のうち最も低い値となる。
Next, the shear strength borne by the truss mechanism will be described.
FIG. 8 is a diagram illustrating a stress transmission mechanism of the truss mechanism, and FIG. 9 is a diagram illustrating in detail a region surrounded by IFGH in FIG. In the truss mechanism, stress is applied by a compressive stress field (region surrounded by CDEF in FIG. 8) spreading from the ends on both sides of the member and an oblique compressive stress field (region surrounded by IFGH in FIG. 8) having a constant angle φ. It is thought to convey. Therefore, the shear strength of the reinforced concrete beam is the lowest value among the shear strengths obtained in the region surrounded by CDEF and the region surrounded by IFGH.

まず、CDEFで囲まれる領域においてせん断強度Vが決定される場合は、断面EFにおける力の釣合いより以下の式が導かれる。

Figure 0004412196
First, when the shear strength V t is determined in the region surrounded by CDEF, the following equation is derived from the balance of forces in the cross section EF.
Figure 0004412196

ここで、Vはトラス機構の負担するせん断応力、aは一組の横補強筋の断面積、σwyは横補強筋の信頼強度、beはトラス機構に関与する断面の有効幅、jeはトラス機構に関与する断面の有効せいである。ここで、有効幅及び有効せいとは、圧縮荷重は横補強筋に囲まれた領域内部でしか存在しないため横補強筋に囲まれた領域の幅及び高さのことであり、横補強筋の幅及び高さがこれにあたる。
式(18)に示すように、部材両側の端部から扇形に広がる圧縮応力場(図8のCDEFで囲まれる領域)においてトラス機構の負担するせん断強度Vが決定される場合、せん断強度Vは横補強筋に関する条件のみで決定され、コンクリートの設計基準強度は依存しないことがわかる。
Here, V t is the shear stress to bear the truss mechanism, a w is the cross-sectional area of the pair of transverse reinforcement, sigma wy reliable strength of the transverse reinforcement, b e the effective width of the cross-section involved in truss mechanism, j e is the effective cross section involved in the truss mechanism. Here, the effective width and the effective width are the width and height of the area surrounded by the lateral reinforcement bars because the compressive load exists only within the area surrounded by the lateral reinforcement bars. This is the width and height.
As shown in Expression (18), when the shear strength V t borne by the truss mechanism is determined in a compressive stress field (region surrounded by CDEF in FIG. 8) that spreads in a fan shape from both ends of the member, the shear strength V It can be seen that t is determined only by the conditions relating to the lateral reinforcement, and the design standard strength of the concrete does not depend on it.

次に、図8において、IFGHで囲まれる領域においてせん断強度Vを決定する条件について考える。アーチ機構の場合と同様に、IFGHで囲まれる領域においてせん断強度Vを決定する条件は、設計基準強度がFCt[N/mm2]のコンクリートが断面において占める割合が最も大きい断面である断面Sにおいての釣合い条件を考えればよい。ここで、異なる強度のコンクリートが上下に打ち分けられた鉄筋コンクリートと全断面に一定の設計基準強度のコンクリートが打設された鉄筋コンクリートのせん断強度とを比較すれば、ACGHで囲まれる領域により決定されるトラス機構のせん断強度Vは、アーチ機構で等価強度を用いてせん断強度を求めることが可能であるのと同様に、断面Sにおける等価強度Fce’のコンクリートが全断面に打設されたものとして計算できる。 Next, in FIG. 8, consider the conditions to determine the shear strengths V t in the region surrounded by IFGH. As in the case of the arch mechanism, the condition for determining the shear strength V t in the region surrounded by IFGH is the cross section in which the concrete whose design reference strength is F Ct [N / mm 2 ] is the largest in the cross section. The balance condition in S may be considered. Here, when comparing the reinforced concrete in which concrete of different strength is divided up and down with the shear strength of reinforced concrete in which concrete of a certain design standard strength is cast in all sections, it is determined by the region surrounded by ACGH. shear strength V t of the truss mechanism, similar to that of a can be determined shear strength using the equivalent strength arch mechanisms, which concrete equivalent strength Fc e 'in the cross section S is Da設the entire cross-section Can be calculated as

ここで、日本建築学会の「鉄筋コンクリート造建築物の靭性保証型耐震設計指針・同解説」によれば、トラス機構の角度φについて考えると、角度φは任意の値をとり得るわけではなく、φが小さくなるほどせん断ひび割れを横切る圧縮応力が大きくなり、圧縮伝達が困難になるため、cotφ≦2、つまり、φ≧π/4としている。このため、断面Sの下端Mは鉄筋コンクリート梁の中心軸よりも下の位置となり、下側のコンクリートが断面Sにおいて占める割合は、断面Sの下端Mが鉄筋コンクリート梁の中心軸の高さに位置する時は、断面の上側半分における下側のコンクリートの占める割合と等しく、断面Sの下端Mの位置がそれより下になると、断面の上側半分における下側のコンクリートの占める割合以上となる。下側のコンクリートの設計基準強度は上側のコンクリートの設計基準強度よりも高いため、下側のコンクリートの占める割合が多いほど等価強度は大きくなる。このため、断面Sにおけるコンクリートの等価強度Fce’は、断面の上側半分の等価強度Fce以上となる。これにより、トラス機構においても鉄筋コンクリート梁の断面の上側半分の等価強度Fceのコンクリートが全断面に打設された鉄筋コンクリート梁としてトラス機構が負担する最大せん断強度を計算すれば安全側の設計ができる。 Here, according to the Japan Architectural Institute's "Toughness Guarantee Design Guidelines for Reinforced Concrete Buildings and Explanation", considering the angle φ of the truss mechanism, the angle φ is not an arbitrary value. The smaller the is, the greater the compressive stress across the shear crack becomes and the more difficult the compression transmission is, so cot φ ≦ 2, that is, φ ≧ π / 4. For this reason, the lower end M of the cross section S is positioned below the central axis of the reinforced concrete beam, and the proportion of the lower concrete in the cross section S is such that the lower end M of the cross section S is at the height of the central axis of the reinforced concrete beam. The time is equal to the proportion of the lower concrete in the upper half of the cross section, and when the position of the lower end M of the cross section S is lower than that, it becomes equal to or greater than the proportion of the lower concrete in the upper half of the cross section. Since the design standard strength of the lower concrete is higher than the design standard strength of the upper concrete, the equivalent strength increases as the proportion of the lower concrete occupies more. Therefore, the equivalent strength Fc e of the concrete in the cross section S 'is an equivalent intensity of the upper half of the cross section Fc e above. Thus, truss mechanism can up if the shear strength calculation of the safety side design to bear as a reinforced concrete beam concrete is Da設the entire cross-section of equivalent strength Fc e of the upper half of the cross section of the reinforced concrete beams even truss mechanism .

このように、鉄筋コンクリート梁の断面の上側半分の等価強度Fceと等しい設計基準強度のコンクリートが全断面に打設された鉄筋コンクリート梁として、トラス機構及びアーチ機構の負担するせん断強度を計算すれば、どちらにおいてもそれぞれの機構が負担するせん断力よりも低い最大せん断強度が算出される。そのため、トラス機構及びアーチ機構の和である鉄筋コンクリート梁のせん断強度も安全側の設計となる。 Thus, as a concrete reinforced concrete beam is Da設the entire cross section of the design strength equal to the equivalent strength Fc e of the upper half of the cross section of the reinforced concrete beam, by calculating the shear strength to bear the truss mechanism and arch mechanism, In either case, the maximum shear strength lower than the shear force borne by each mechanism is calculated. Therefore, the shear strength of the reinforced concrete beam, which is the sum of the truss mechanism and the arch mechanism, is also a safe design.

さらに、この等価強度を用いて計算したせん断強度がこの鉄筋コンクリート梁にかかるせん断力よりも小さい場合は、上側のコンクリートに設計基準強度が高いものを用いる、もしくは、せん断補強筋の数を増やすなどの設計を行い、せん断強度を向上する設計を行う。   Furthermore, when the shear strength calculated using this equivalent strength is smaller than the shear force applied to this reinforced concrete beam, use a higher design standard strength for the upper concrete, or increase the number of shear reinforcement bars, etc. Design and design to improve shear strength.

上記のように、本発明の等価強度を用いて算出したせん断強度は安全側の値であり、さらに、従来の方法よりも、実際のせん断強度に近い値である。このため、異なる設計基準強度のコンクリートが打ち継がれた鉄筋コンクリート梁を構築する場合に、せん断力を超える強度を持たせるために行う過剰な補強を減らすことができる。また、ハーフPC梁部材を用いて鉄筋コンクリート梁を構築する場合においても、ハーフPC梁部材上部とスラブのコンクリートを一体に打設する方法を用いても、適切な設計を行うことができるため、後打ちコンクリートに必要以上に設計基準強度が高いコンクリートを用いたり、必要以上にせん断補強筋を増やしたりすることがなくなり、工期を短縮したまま施工費用を安くすることができる。また、補強が必要な際も、あらかじめ加工工場において、ハーフPC梁部材のせん断補強筋を増やすなどの補強ができるため、現場でせん断伝達筋の配筋を行う必要がなく、さらに工期を短縮することができる。   As described above, the shear strength calculated using the equivalent strength of the present invention is a safe value and is closer to the actual shear strength than the conventional method. For this reason, when constructing a reinforced concrete beam in which concretes having different design reference strengths are handed over, it is possible to reduce excessive reinforcement performed to give strength exceeding shearing force. In addition, even when a reinforced concrete beam is constructed using a half PC beam member, an appropriate design can be performed by using a method in which the upper half PC beam member and the concrete of the slab are integrally placed. It is no longer necessary to use concrete with a design standard strength higher than necessary for cast concrete, or to increase the number of shear reinforcements more than necessary, and the construction cost can be reduced while shortening the construction period. In addition, when reinforcement is required, it is possible to reinforce the shear reinforcement bars of the half PC beam members in advance at the processing plant, so there is no need to arrange shear transmission bars on site and further shorten the construction period. be able to.

以下、本発明の計算方法で求めたせん断強度と、有限要素法(FEM)を用いた数値解析により求めたせん断強度との比較(実験1)、及び、本発明の計算方法で求めたせん断強度と、FEMを用いた数値解析により求めたせん断強度と、実物の鉄筋コンクリート梁を用いたせん断実験により得られたせん断強度との比較(実験2)により、本発明のせん断強度の計算方法より得られたせん断強度が実際のせん断強度を超えないことを確かめたので説明する。   Hereinafter, comparison between the shear strength obtained by the calculation method of the present invention and the shear strength obtained by numerical analysis using the finite element method (FEM) (Experiment 1), and the shear strength obtained by the calculation method of the present invention And a shear strength obtained by a numerical analysis using FEM and a shear strength obtained by a shear experiment using a real reinforced concrete beam (Experiment 2). It is confirmed that the shear strength does not exceed the actual shear strength.

表1は、実験1における解析対象とした梁部材の断面図及び各種条件を示す表である。
[表1]

Figure 0004412196
Table 1 is a table showing cross-sectional views and various conditions of the beam member to be analyzed in Experiment 1.
[Table 1]
Figure 0004412196

表1に示すように、本数値解析では断面が幅350mm×高さ400mm×長さ2000mmの梁であって、全断面に設計基準強度Fcが42N/mm2のコンクリートが打設されている場合(CASE―1)、梁底面より250mmの厚さに設計基準強度Fcが42N/mm2のコンクリートが打設されており、その上部に150mmの厚さに設計基準強度が24N/mm2のコンクリート打設されている場合(CASE―2)、梁底面より200mmの厚さに設計基準強度Fcが42N/mm2のコンクリートが打設されており、その上部に200mmの厚さに設計基準強度が24N/mm2のコンクリート打設されている場合(CASE―3)、梁底面より150mmの厚さに設計基準強度Fcが42N/mm2のコンクリートが打設されており、その上部に150mmの厚さに設計基準強度が24N/mm2のコンクリート打設されている場合(CASE―4)、全断面に設計基準強度Fcが24N/mm2のコンクリートが打設されている場合(CASE―5)、の5条件について、等価強度を用いて計算したせん断強度(等価強度)とFEMを用いた数値解析により得られたせん断強度(FEM)とを比較した。 As shown in Table 1, in this numerical analysis, the cross section is a beam with a width of 350 mm x height 400 mm x length 2000 mm, and concrete with a design reference strength Fc of 42 N / mm 2 is placed on the entire cross section (CASE-1), design strength Fc than the beam bottom to a thickness of 250mm is the concrete 42N / mm 2 are pouring, design strength to a thickness of 150mm on the top of 24N / mm 2 concrete When cast (CASE-2), concrete with a design standard strength Fc of 42 N / mm 2 is cast to a thickness of 200 mm from the bottom of the beam, and the design standard strength is 200 mm to the top. If it is concreting of 24N / mm 2 (cASE-3 ), design strength Fc than the beam bottom to a thickness of 150mm is the concrete 42N / mm 2 are pouring, the thickness of 150mm thereon The design standard strength is 24 N / mm 2 The equivalent strength is used for the five conditions when concrete is cast (CASE-4), and when concrete with a design standard strength Fc of 24 N / mm 2 is cast on the entire cross section (CASE-5). The shear strength (equivalent strength) calculated above and the shear strength (FEM) obtained by numerical analysis using FEM were compared.

また、表2は、せん断実験に用いた試験体の各種条件を示す表である。
[表2]

Figure 0004412196
Moreover, Table 2 is a table | surface which shows the various conditions of the test body used for the shear experiment.
[Table 2]
Figure 0004412196

試験体として、幅350mm高さ400mmの梁部材であって、その底面から250mmの厚さに圧縮強度が52.6N/mm2の高強度コンクリートを打設し、その上部に150mmの厚さに圧縮強度が20.8N/mm2の普通コンクリートを打設した梁(CASE−A)と、幅350mm高さ400mmの梁部材の全断面に圧縮強度が52.6N/mm2の高強度コンクリートを打設した梁(CASE−B)について、せん断実験から得られたせん断強度(せん断実験)と、FEMにより得られたせん断強度(FEM)と、等価強度から求めたせん断強度(等価強度)とを比較した。 The test specimen is a beam member with a width of 350 mm and a height of 400 mm, and high-strength concrete with a compressive strength of 52.6 N / mm 2 is placed from the bottom to a thickness of 250 mm, and the upper part is 150 mm thick A high-strength concrete with a compressive strength of 52.6 N / mm 2 is applied to all cross sections of a beam (CASE-A) in which ordinary concrete with a compressive strength of 20.8 N / mm 2 is cast and a beam member with a width of 350 mm and a height of 400 mm. For the cast beam (CASE-B), the shear strength (shear experiment) obtained from the shear experiment, the shear strength (FEM) obtained by FEM, and the shear strength (equivalent strength) obtained from the equivalent strength Compared.

図10は、実験1及び実験2により得られたせん断強度を示すグラフである。図10に示すように、実験1、実験2、両方において、等価強度より求めたせん断強度は、FEMにより得られたせん断強度及び実際の鉄筋コンクリート梁を用いたせん断強度実験により得られたせん断強度よりも小さい。これにより、鉄筋コンクリート梁にかかるせん断力よりも、本発明のせん断強度の算出方法を用いて計算したせん断強度が大きい値になるように設計すれば、せん断破壊を生じないことが確かめられた。   FIG. 10 is a graph showing the shear strength obtained in Experiment 1 and Experiment 2. As shown in FIG. 10, in both Experiment 1 and Experiment 2, the shear strength obtained from the equivalent strength is based on the shear strength obtained by FEM and the shear strength obtained by the shear strength experiment using an actual reinforced concrete beam. Is also small. Accordingly, it was confirmed that if the shear strength calculated using the method for calculating the shear strength of the present invention is larger than the shear force applied to the reinforced concrete beam, no shear failure occurs.

図1(a)は、鉄筋コンクリート梁の軸方向断面図であり、図1(b)は鉄筋コンクリート梁の横方向断面図である。FIG. 1A is an axial sectional view of a reinforced concrete beam, and FIG. 1B is a lateral sectional view of the reinforced concrete beam. 鉄筋コンクリート梁の他の実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows other embodiment of a reinforced concrete beam. ハーフプレキャスト部材であるハーフPC梁部材を用いて鉄筋コンクリート梁を構築する方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the method of constructing a reinforced concrete beam using the half PC beam member which is a half precast member. 鉄筋コンクリート梁にその両端に曲げモーメント、せん断力、軸力を受けている状態における力の釣合いを示す図である。It is a figure which shows the balance of the force in the state which has received bending moment, shearing force, and axial force at the both ends to the reinforced concrete beam. 圧縮力ストラットを形成した鉄筋コンクリートの力の伝達機構を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the transmission mechanism of the force of the reinforced concrete which formed the compressive force strut. 鉄筋コンクリート梁のその両端に曲げモーメント、せん断力、軸力を受けている状態における力の釣合いを示す図である。It is a figure which shows the balance of the force in the state which has received the bending moment, the shear force, and the axial force at the both ends of the reinforced concrete beam. 設計基準強度の異なるコンクリートが上下に打ち分けられた鉄筋コンクリート梁におけるアーチ機構の力の伝達を示す図である。It is a figure which shows transmission of the force of the arch mechanism in the reinforced concrete beam by which the concrete from which design reference | standard intensity | strength differs was divided up and down. トラス機構の応力伝達機構を示す図である。It is a figure which shows the stress transmission mechanism of a truss mechanism. 図8のEGJHで囲まれる部分について詳しく示した図である。It is the figure which showed in detail about the part enclosed by EGJH of FIG. 実験1及び実験2により得られたせん断強度を示すグラフである。4 is a graph showing the shear strength obtained by Experiment 1 and Experiment 2. 現場でハーフPC梁部材上部とスラブとに一度にコンクリートを打設した鉄筋コンクリート梁の断面図である。It is sectional drawing of the reinforced concrete beam which poured concrete into the half PC beam member upper part and slab at once on the site. せん断補強筋及びせん断力伝達筋を設けた鉄筋コンクリート梁及びスラブの断面図である。It is sectional drawing of the reinforced concrete beam and slab which provided the shear reinforcement bar and the shear force transmission bar.

符号の説明Explanation of symbols

1 鉄筋コンクリート梁
2 上側のコンクリート
3 下側のコンクリート
4 梁主筋(下端筋)
5 梁主筋(上端筋)
6 せん断補強筋
7 スラブ
8 ハーフPC梁部材
11 せん断補強筋
12 せん断力伝達筋
1 Reinforced concrete beam 2 Upper concrete 3 Lower concrete 4 Beam main bar (lower bar)
5 Beam main bar (upper bar)
6 Shear reinforcement bar 7 Slab 8 Half PC beam member 11 Shear reinforcement bar 12 Shear force transmission bar

Claims (6)

設計基準強度の異なるコンクリートが上下に打ち継がれてなる鉄筋コンクリート梁のせん断強度の算出方法であって、
前記鉄筋コンクリート梁の高さをD[mm]、下側に位置するコンクリートの設計基準強度をFc[N/mm2]、上側に位置するコンクリートの設計基準強度及び高さを夫々Fc[N/mm2]及びt[mm]とした場合に、
前記鉄筋コンクリート梁が、D/2とtとの大小関係に応じて以下の式(1)又は(2)で算定される等価設計基準強度Fc[N/mm2]を有するとみなして、当該鉄筋コンクリート梁のせん断強度を算出することを特徴とするせん断強度の算出方法。
D/2≧tの場合 Fc={Fc×t+Fc×(D/2−t)}/(D/2)
…(1)
D/2<tの場合 Fc=Fc …(2)
A method for calculating the shear strength of a reinforced concrete beam in which concretes with different design standard strengths are handed up and down,
The height of the reinforced concrete beam is D [mm], the design standard strength of the concrete positioned below is Fc 1 [N / mm 2 ], and the design standard strength and height of the concrete positioned above is Fc t [N / mm 2 ] and t [mm]
The reinforced concrete beams, is regarded as having the following formula (1) or (2) an equivalent design strength Fc e is calculated by [N / mm 2] according to the magnitude relationship between D / 2 and t, the A method for calculating shear strength, comprising calculating the shear strength of a reinforced concrete beam.
For D / 2 ≧ t Fc e = {Fc t × t + Fc 1 × (D / 2-t)} / (D / 2)
... (1)
When D / 2 <t Fc e = Fc t (2)
設計基準強度の異なるコンクリートが上下に打ち継がれてなる鉄筋コンクリート梁の設計方法であって、
前記鉄筋コンクリート梁のせん断強度を請求項1記載の方法により算出し、この算出したせん断強度が、当該鉄筋コンクリート梁に生ずるせん断力以上となるように当該鉄筋コンクリートを設計することを特徴とする鉄筋コンクリート梁の設計方法。
A design method for a reinforced concrete beam in which concrete with different design standard strengths is handed up and down,
The shear strength of the reinforced concrete beam is calculated by the method according to claim 1, and the reinforced concrete is designed so that the calculated shear strength is equal to or greater than the shear force generated in the reinforced concrete beam. Method.
請求項2記載の設計方法により設計されたことを特徴とする鉄筋コンクリート梁。   A reinforced concrete beam designed by the design method according to claim 2. ハーフプレキャストコンクリート部材にコンクリートが現場打ちされて構築されることを特徴とする請求項3記載の鉄筋コンクリート梁。   4. The reinforced concrete beam according to claim 3, wherein the half precast concrete member is constructed by hitting concrete on-site. 請求項3記載の鉄筋コンクリート梁において、梁上端主筋の一部がスラブ内に亘って配筋され、梁ウェブ部からスラブ内にせん断力を伝達するせん断力伝達筋が省略されていることを特徴とする鉄筋コンクリート梁。   4. The reinforced concrete beam according to claim 3, wherein a part of the beam upper main bar is arranged over the slab, and a shear force transmission bar for transmitting a shear force from the beam web portion to the slab is omitted. Reinforced concrete beams. 請求項3記載の鉄筋コンクリート梁を含んだ梁・床構造であって、下端主筋を有する下側の高強度コンクリート部分と、梁上端主筋を有する上側の普通強度コンクリート部分とからなる梁と、
上記梁の普通強度コンクリート部分と同じ普通強度コンクリートで形成された床スラブとを備え、
上記高強度コンクリート部分と上記普通強度コンクリート部分には、上記梁上端主筋と上記梁下端主筋の回りに巻回されたせん断補強筋が梁の長手方向に所定間隔を置いて埋設されていることを特徴とする鉄筋コンクリートの梁・床構造。

A beam / floor structure including the reinforced concrete beam according to claim 3, wherein the beam is composed of a lower high-strength concrete portion having a lower end main reinforcing bar and an upper ordinary strength concrete portion having a beam upper main reinforcing bar,
A floor slab formed of the same ordinary strength concrete as the ordinary strength concrete portion of the beam,
In the high-strength concrete part and the normal-strength concrete part, shear reinforcement bars wound around the beam upper main bar and the beam lower bar main bar are embedded at predetermined intervals in the longitudinal direction of the beam. Characteristic reinforced concrete beam / floor structure.

JP2005038380A 2005-02-15 2005-02-15 Calculation method of shear strength of reinforced concrete beam, design method using this calculation method, reinforced concrete beam designed by this design method and beam / floor structure of reinforced concrete Active JP4412196B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005038380A JP4412196B2 (en) 2005-02-15 2005-02-15 Calculation method of shear strength of reinforced concrete beam, design method using this calculation method, reinforced concrete beam designed by this design method and beam / floor structure of reinforced concrete

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005038380A JP4412196B2 (en) 2005-02-15 2005-02-15 Calculation method of shear strength of reinforced concrete beam, design method using this calculation method, reinforced concrete beam designed by this design method and beam / floor structure of reinforced concrete

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006225894A JP2006225894A (en) 2006-08-31
JP4412196B2 true JP4412196B2 (en) 2010-02-10

Family

ID=36987494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005038380A Active JP4412196B2 (en) 2005-02-15 2005-02-15 Calculation method of shear strength of reinforced concrete beam, design method using this calculation method, reinforced concrete beam designed by this design method and beam / floor structure of reinforced concrete

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4412196B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5399649B2 (en) * 2008-04-17 2014-01-29 前田建設工業株式会社 Evaluation method of bending strength of reinforced concrete beams
CN103669721B (en) * 2013-12-25 2016-03-30 昆明理工大学 A kind of method for designing of the reinforced concrete beam based on arching
CN112632737B (en) * 2019-09-23 2024-02-20 华龙国际核电技术有限公司 Method and device for determining neutral axis of embedded part
CN111220467B (en) * 2020-03-11 2020-11-13 中铁科学研究院有限公司 Method for measuring normal section bearing capacity and reinforcing bar of steel bar-steel fiber concrete shield segment
JP2021155941A (en) * 2020-03-25 2021-10-07 株式会社淺沼組 Method for evaluating shear strength of beam with slab and structure
CN116356667B (en) * 2023-03-22 2023-10-20 安徽省交通控股集团有限公司 Structural web and shear design method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006225894A (en) 2006-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9765521B1 (en) Precast reinforced concrete construction elements with pre-stressing connectors
JP4412196B2 (en) Calculation method of shear strength of reinforced concrete beam, design method using this calculation method, reinforced concrete beam designed by this design method and beam / floor structure of reinforced concrete
KR101548114B1 (en) Steel concrete composite beam having increased composite effect of connecting part at the cross-section change part
US11352790B2 (en) Method of introducing prestress to beam-column joint of PC structure in triaxial compression
El-Helou et al. The ultra girder: A design concept for a 300-foot single span prestressed ultra-high performance concrete bridge girder
Shahrooz et al. An overview of reinforced concrete core wall–steel frame hybrid structures
Hayatdavoodi et al. Web buckling and ultimate strength of composite plate girders subjected to shear and bending
WO2017061413A1 (en) Rc member joining structure
JP6573111B2 (en) Beam-column joint structure
JP4581729B2 (en) Calculation method of shear stress of reinforced concrete beam, design method of reinforced concrete beam, reinforced concrete beam
JP4922911B2 (en) Column beam frame
KR101698807B1 (en) Manufacturing method of the psc girder using the corrugated steel plate and the psc girder manufactured thereby
JP5050088B2 (en) Reinforced concrete beam design method and reinforced concrete beam
Schneider et al. The design and construction of concrete-filled steel tube column frames
KR20070081812A (en) Hpc
JP2009144500A (en) Shearing reinforcement structure for column-beam joint part of uppermost story
JP4137037B2 (en) Shear strength evaluation method of reinforced concrete beam and reinforced concrete beam structure
JP6513754B2 (en) Reinforcement structure of reinforced concrete wall column
JP3938718B2 (en) Reinforced concrete beam structure
JP2006328798A (en) Composite structure frame
KR200415328Y1 (en) Hpc
JP5399649B2 (en) Evaluation method of bending strength of reinforced concrete beams
JP2024040450A (en) Shear strength evaluation method and structure for beams with slabs
JP2004270382A (en) Bridge having low girder height
Marie et al. Strut-and-tie model for the support of steel beams crossing concrete beams

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080121

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090714

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090721

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091027

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091109

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121127

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4412196

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121127

Year of fee payment: 3

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121127

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121127

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131127

Year of fee payment: 4