JP6187152B2 - Ramen structure design method - Google Patents
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Description
本発明は、ラーメン構造物設計方法に関するものであり、具体的には、コンクリートの乾燥収縮による影響を回避し、施工性や経済性が良好となる構造を設計可能とする技術に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a ramen structure design method, and specifically relates to a technique that enables the design of a structure that avoids the effects of drying shrinkage of concrete and has good workability and economy.
打設後のコンクリートにおいては、時間経過と共に内部におけるセメントペーストの乾燥が進み、乾燥収縮を生じることになる。こうした乾燥収縮の発生は、当該コンクリートにおけるひび割れや、更にはそのひび割れに伴う機能低下の原因となるため、従来より各種の抑制技術が提案されてきた。すなわち、コンクリートやモルタル等の自己収縮及び乾燥収縮について、少なくとも収縮に起因するひび割れ発生を十分に防止可能な程度に低減し、しかも、コンクリートやモルタル等における他の性状に過度の影響を及ぼさないような比較的少量の配合で上述のひび割れ発生を防止可能なセメント配合用収縮抑制剤に関する技術(特許文献1参照)などが提案されている。 In concrete after placing, drying of the cement paste in the interior progresses with time, and drying shrinkage occurs. Since the occurrence of such drying shrinkage causes cracks in the concrete and further causes functional deterioration associated with the cracks, various suppression techniques have been proposed. That is, self-shrinkage and drying shrinkage of concrete, mortar, etc. are reduced at least to the extent that cracks due to shrinkage can be sufficiently prevented, and other properties of concrete, mortar, etc. are not excessively affected. A technique related to a shrinkage inhibitor for cement blending that can prevent the occurrence of cracking with a relatively small blending amount (see Patent Document 1) has been proposed.
一方、上述した乾燥収縮は、該当箇所におけるひび割れ等の影響のみならず、その発生箇所と結合した構造体に引張応力や曲げ応力を及ぼす現象でもある。この曲げ応力による影響は、各部が剛結合するラーメン構造物において特に強く作用する。そのため、ラーメン構造物の設計に際しては、乾燥収縮による曲げ応力に耐えるべく、所定部位における配筋量の増加など適宜な補強措置を詳細に検討する必要があった。 On the other hand, the above-mentioned drying shrinkage is not only an effect of cracks and the like at a corresponding location, but also a phenomenon that exerts a tensile stress and a bending stress on a structure coupled with the occurrence location. The influence of this bending stress is particularly strong in a rigid frame structure in which each part is rigidly connected. Therefore, when designing a rigid frame structure, it was necessary to examine in detail appropriate reinforcing measures such as increasing the amount of bar arrangement at a predetermined site in order to withstand bending stress due to drying shrinkage.
しかしながら、そうした補強措置の検討は、上述の乾燥収縮を抑制した場合の状況を踏まえずに行われている。すなわち、乾燥収縮抑制の措置を採用するにも関わらず、上述の曲げ応力がそのまま作用する前提で設計を行い、結果として、曲げ応力が作用する該当部位の設計配筋量が必要量より過大である設計結果しか得られないことになる。従って、適切な設計配筋量を決定した場合と比べ、配筋作業の繁雑化やコスト増大を招く事態となっていた。また、配筋やコンクリート打設が既に完了した状態の部位に関して、上述した曲げ応力等の各種負荷が当初の想定以上にかかることが判明した場合、該当部位外周を鋼板で被覆する等の追加的な補強措置が必要となり、作業効率やコストが更に悪化する恐れがあった。 However, such reinforcement measures have been studied without taking into consideration the situation when the above-described drying shrinkage is suppressed. In other words, the design is performed on the premise that the above-mentioned bending stress acts as it is despite adopting measures to suppress drying shrinkage, and as a result, the design bar arrangement amount of the corresponding part where the bending stress acts is larger than the required amount. Only certain design results can be obtained. Therefore, compared to a case where an appropriate design bar arrangement amount is determined, the bar arrangement work becomes complicated and costs increase. In addition, when it is found that various loads such as the bending stress mentioned above are applied beyond the initial assumption regarding the part where the bar arrangement or concrete placement has already been completed, additional measures such as coating the outer periphery of the part with a steel plate, etc. Reinforcement measures were required, and work efficiency and cost could be further deteriorated.
そこで本発明は、コンクリートの乾燥収縮による影響を回避し、施工性や経済性が良好となる構造を設計可能とする技術の提供を目的とする。 Then, this invention aims at provision of the technique which can design the structure which avoids the influence by the drying shrinkage | contraction of concrete and has favorable workability and economical efficiency.
上記課題を解決するラーメン構造物設計方法は、複数の構造体と前記構造体の間に架設されたコンクリート部材とからなるラーメン構造物の設計方法であって、前記コンクリート部材での乾燥収縮量に基づき、前記乾燥収縮量を抑制するための、前記コンクリート部材への膨張材の添加量を計算する添加量計算工程と、前記コンクリート部材と結合する構造体について、前記膨張材の添加による乾燥収縮量の抑制量に応じて低減させた断面力を計算し、当該低減させた断面力に基づいて前記構造体に関する配筋計算を行う配筋計算工程と、を備えることを特徴とする。 A ramen structure design method for solving the above-mentioned problem is a method for designing a ramen structure comprising a plurality of structures and a concrete member laid between the structures, and the amount of drying shrinkage in the concrete member is reduced. Based on the addition amount calculation step of calculating the addition amount of the expansion material to the concrete member to suppress the drying shrinkage amount, and the structure shrinking due to the addition of the expansion material, the amount of drying shrinkage A bar arrangement calculating step of calculating a cross-sectional force reduced according to the amount of restraint and performing a bar arrangement calculation related to the structure based on the reduced cross-sectional force.
これによれば、例えばラーメン構造物の水平部材(例:橋梁の橋桁部や橋脚桁材)に関する乾燥収縮抑制による効果、すなわち、当該水平部材と結合する鉛直部材(例:橋梁の橋脚部や基礎部)での不静定力緩和の効果を加味した上で、鉛直部材での配筋量を適切に抑制した構造を設計できる。従って、配筋工程での施工性や経済性が良好となるラーメン構造を設計可能となる。つまり、コンクリートの乾燥収縮による影響を回避し、施工性や経済性が良好となる構造の設計が可能となる。
また、上述のラーメン構造物設計方法において、前記添加量計算工程は、前記コンクリート部材と同仕様の試験用コンクリートに対する、複数パターンの添加量での膨張材添加を行い、各パターンの添加量での前記試験用コンクリートの膨張量を測定した試験結果に基づいて、前記コンクリート部材における膨張材添加量と膨張量との関係を算定する工程と、前記乾燥収縮量を抑制する前記コンクリート部材の膨張量を、前記関係に適用して、前記膨張材の添加量を計算する工程と、からなるとしてもよい。なお、膨張材添加時の試験用コンクリートは、完全硬化前のコンクリートであり、主として生コンクリートが該当する。一方、膨張量を測定する際の試験用コンクリートは、例えば材齢7日のコンクリートが該当する。
According to this, for example, the effect of drying shrinkage suppression on horizontal members (eg, bridge girder and pier girder) of a rigid frame structure, that is, vertical members (eg: bridge piers and foundations of bridges) coupled to the horizontal member. In addition, the structure in which the amount of bar arrangement in the vertical member is appropriately suppressed can be designed in consideration of the effect of relaxation of the static destabilizing force in (part). Therefore, it is possible to design a ramen structure that provides good workability and economical efficiency in the bar arrangement process. In other words, it is possible to avoid the influence due to drying shrinkage of the concrete and to design a structure with good workability and economy.
Further, in the above-described method for designing a ramen structure, in the addition amount calculating step, an expansion material is added in an addition amount of a plurality of patterns to the test concrete having the same specifications as the concrete member, and the addition amount of each pattern is Based on the test result of measuring the expansion amount of the test concrete, calculating the relationship between the expansion material addition amount and the expansion amount in the concrete member, and the expansion amount of the concrete member that suppresses the drying shrinkage amount And applying to the relationship, and calculating the addition amount of the expansion material. In addition, the concrete for a test at the time of expansion | swelling material addition is concrete before complete hardening, and mainly ready-mixed concrete. On the other hand, the concrete for a test at the time of measuring the amount of expansion corresponds to, for example, concrete having an age of 7 days.
これによれば、膨張材の添加量に関して、添加対象となるコンクリート部材と膨張材の各特性に精度良く対応した値を求めることが可能となり、ひいては、コンクリートの乾燥収縮による影響を精度良く回避し、施工性や経済性が更に良好となる構造の設計が可能となる。 According to this, it is possible to obtain a value that accurately corresponds to each characteristic of the concrete member to be added and the expansion material with respect to the addition amount of the expansion material, and thus avoids the influence of the drying shrinkage of the concrete with high accuracy. In addition, it is possible to design a structure that further improves workability and economy.
また、上述のラーメン構造物設計方法の、前記添加量計算工程において、前記計算した膨張材の添加量が、膨張材添加の施工品質に関して定めた基準範囲内に含まれ、なおかつ、前記各パターンでの試験用コンクリートに対して行われた圧縮強度試験の結果が、前記コンクリート部材として必要な材料強度を満たすか、の各条件について判定する工程と、前記判定の結果、前記各条件が満たされていると判定した場合に、前記計算した膨張材の添加量を設計値として決定する工程と、を更に含むとしてもよい。 Further, in the addition amount calculation step of the above-described ramen structure design method, the calculated addition amount of the expansion material is included within a reference range determined with respect to the construction quality of the addition of the expansion material, and in each pattern described above. A step of determining whether or not the result of the compressive strength test performed on the test concrete satisfies the material strength necessary for the concrete member, and as a result of the determination, the conditions are satisfied. A step of determining the calculated addition amount of the expansion material as a design value when it is determined that the expansion amount is determined.
これによれば、膨張材の添加量に関して、コンクリート部材への膨張材添加時の施工精度(添加先のコンクリートにおける均等分散性や膨張量の制御精度など)、および膨張材添加後の部材強度共に良好な状態を達成出来る値を求めることが可能となり、ひいては、コンクリートの乾燥収縮による影響を、膨張材の施工精度や膨張材添加後の部材強度も踏まえつつ精度良く回避し、施工性や経済性が更に良好となる構造の設計が可能となる。 According to this, regarding the addition amount of the expansion material, both the construction accuracy when adding the expansion material to the concrete member (such as the uniform dispersibility in the addition destination concrete and the control accuracy of the expansion amount) and the member strength after the addition of the expansion material It is possible to obtain a value that can achieve a good state, and consequently avoid the effects of drying shrinkage of the concrete with good precision, taking into account the construction accuracy of the expansion material and the strength of the member after the addition of the expansion material, workability and economic efficiency Therefore, it is possible to design a structure in which is improved.
また、本発明のラーメン構造物設計方法は、複数の構造体と前記構造体の間に架設されたコンクリート部材とからなるラーメン構造物の設計方法であって、ラーメン構造物のうち既に施工された構造体に関して、現在以降の所定条件下で生じる断面力を算定し、当該算定した断面力が所定基準を越える場合、当該構造体と結合する未施工のコンクリート部材に関して、前記断面力を抑制するための、前記コンクリート部材への膨張材の添加量を計算する添加量計算工程を備えることを特徴とする。 The method for designing a ramen structure according to the present invention is a design method for a ramen structure comprising a plurality of structures and a concrete member laid between the structures, and the ramen structure has already been constructed among the ramen structures. For the structure, calculate the sectional force generated under the predetermined conditions from now on, and if the calculated sectional force exceeds the predetermined standard, to suppress the sectional force with respect to the unconstructed concrete members that are combined with the structure The addition amount calculation process of calculating the addition amount of the expansion | swelling material of the said concrete member is characterized by the above-mentioned.
これによれば、ラーメン構造物のうち、配筋やコンクリート打設が既に完了した状態の構造体(例:橋梁の橋脚部や基礎部)に関して、上述した曲げ応力等の各種負荷が当初の想定以上にかかることが判明した場合であっても、該当構造体に作用する断面力を抑制すべく、上述の構造体と結合する水平部材(例:橋梁の橋桁部や橋脚桁材)に添加すべき膨張材の添加量を決定可能となる。従って、上述の構造体外周を鋼板で被覆する等の追加的な補強措置は不要となり、作業効率やコストの悪化を回避出来る。つまり、コンクリートの乾燥収縮による影響を回避し、施工性や経済性が良好となる構造の設計が可能となる。
また、上述のラーメン構造物設計方法において、前記添加量計算工程は、前記コンクリート部材と同仕様の試験用コンクリートに対する、複数パターンの添加量での膨張材添加を行い、各パターンの添加量での前記試験用コンクリートの膨張量を測定した試験結果に基づいて、前記コンクリート部材における膨張材添加量と膨張量との関係を算定する工程と、前記乾燥収縮量に応じた前記断面力を抑制する前記コンクリート部材の膨張量を、前記関係に適用して、前記膨張材の添加量を計算する工程と、からなるとしてもよい。
According to this, various loads such as bending stress described above are initially assumed for structures (for example, bridge piers and foundations) of ramen structures in which reinforcement and concrete placement have already been completed. Even if it is found that this is the case, it should be added to the horizontal member (eg bridge girder or bridge pier girder) that is connected to the above structure in order to suppress the cross-sectional force acting on the corresponding structure. It becomes possible to determine the amount of the expansion material to be added. Therefore, additional reinforcement measures such as covering the outer periphery of the structure with a steel plate are not necessary, and work efficiency and cost deterioration can be avoided. In other words, it is possible to avoid the influence due to drying shrinkage of the concrete and to design a structure with good workability and economy.
Further, in the above-described method for designing a ramen structure, in the addition amount calculating step, an expansion material is added in an addition amount of a plurality of patterns to the test concrete having the same specifications as the concrete member, and the addition amount of each pattern is Based on the test results of measuring the expansion amount of the test concrete, the step of calculating the relationship between the expansion material addition amount and the expansion amount in the concrete member, and suppressing the cross-sectional force according to the dry shrinkage amount Applying the expansion amount of the concrete member to the relationship and calculating the addition amount of the expansion material.
これによれば、膨張材の添加量に関して、添加対象となるコンクリート部材と膨張材の各特性に精度良く対応した値を求めることが可能となり、ひいては、コンクリートの乾燥収縮による影響を精度良く回避し、施工性や経済性が更に良好となる構造の設計が可能となる。 According to this, it is possible to obtain a value that accurately corresponds to each characteristic of the concrete member to be added and the expansion material with respect to the addition amount of the expansion material, and thus avoids the influence of the drying shrinkage of the concrete with high accuracy. In addition, it is possible to design a structure that further improves workability and economy.
また、上述のラーメン構造物設計方法の、前記添加量計算工程において、前記計算した膨張材の添加量が、膨張材添加の施工品質に関して定めた基準範囲内に含まれ、なおかつ、前記各パターンでの試験用コンクリートに対して行われた圧縮強度試験の結果が、前記コンクリート部材として必要な材料強度を満たすか、の各条件について判定する工程と、前記判定の結果、前記各条件が満たされていると判定した場合に、前記計算した膨張材の添加量を設計値として決定する工程と、を更に含むとしてもよい。 Further, in the addition amount calculation step of the above-described ramen structure design method, the calculated addition amount of the expansion material is included within a reference range determined with respect to the construction quality of the addition of the expansion material, and in each pattern described above. A step of determining whether or not the result of the compressive strength test performed on the test concrete satisfies the material strength necessary for the concrete member, and as a result of the determination, the conditions are satisfied. A step of determining the calculated addition amount of the expansion material as a design value when it is determined that the expansion amount is determined.
これによれば、膨張材の添加量に関して、コンクリート部材への膨張材添加時の施工精度(添加先のコンクリートにおける均等分散性や膨張量の制御精度など)、および膨張材添加後の部材強度共に良好な状態を達成出来る値を求めることが可能となり、ひいては、コンクリートの乾燥収縮による影響を、膨張材の施工精度や膨張材添加後の部材強度も踏まえつつ精度良く回避し、施工性や経済性が更に良好となる構造の設計が可能となる。 According to this, regarding the addition amount of the expansion material, both the construction accuracy when adding the expansion material to the concrete member (such as the uniform dispersibility in the addition destination concrete and the control accuracy of the expansion amount) and the member strength after the addition of the expansion material It is possible to obtain a value that can achieve a good state, and consequently avoid the effects of drying shrinkage of the concrete with good precision, taking into account the construction accuracy of the expansion material and the strength of the member after the addition of the expansion material, workability and economic efficiency Therefore, it is possible to design a structure in which is improved.
本発明によれば、コンクリートの乾燥収縮による影響を回避し、施工性や経済性が良好となる構造の設計が可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the influence by the drying shrinkage | contraction of concrete can be avoided and the design of the structure from which workability and economical efficiency become favorable is attained.
−−−第1実施形態−−−
以下に本発明の第1実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図1は第1実施形態におけるラーメン構造物設計方法の工程例を示す図である。また、図2〜図4は第1実施形態のラーメン構造物設計方法を適用するラーメン構造物100の例を示す、正面図、側面図、および平面図である。
--- First Embodiment ---
A first embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Drawing 1 is a figure showing an example of a process of a frame structure design method in a 1st embodiment. 2 to 4 are a front view, a side view, and a plan view showing an example of the
当該第1実施形態では、ラーメン構造物設計方法を適用するラーメン構造物の一例として、橋梁100を示すものとする。橋梁100は、図2〜4で示すように、橋脚10および当該橋脚10の各間をつなぐ桁材20および主桁21、床版22などの上部工30と、橋脚10の応力を地盤1に伝達する基礎40とから主に構成されている。橋脚10の径間長すなわち桁材20の長さに応じて、桁材20に生じる乾燥収縮の量も増大する。桁材20におけるこうした乾燥収縮は、桁材20が剛結合される橋脚10等に大きな曲げ応力を及ぼすことになる。
In the first embodiment, a
そこで当該第1実施形態におけるラーメン構造物設計方法においては、まず、形状寸法や使用部材の材料強度など、橋梁100に関する基本設計を実行(s100)した後、橋梁100における桁材20での乾燥収縮量を決定する(s101)。この乾燥収縮量の決定は、橋梁に関する示方書中より、橋梁100の施工形態等に応じた適宜な乾燥収縮量の規定値を選択するものとする。例えば、道路橋示方書(公益法人日本道路協会)によれば、施工中と施工後とで構造系に変化が無い場合の施工形態に関して、コンクリートの乾燥収縮度を“150×10−6”とする規定がある。
Therefore, in the ramen structure design method according to the first embodiment, first, a basic design related to the
続いて、上述のように特定した乾燥収縮度に基づいて、これを抑制するための桁材20における目標膨張量を決定する(s102)。膨張材により桁材20が膨張して乾燥収縮を打ち消す量が、目標膨張量である。この目標膨張量の決定は、コンクリート標準示方書(土木学会)が示す、収縮補償用コンクリートに関する膨張率の標準範囲内で、例えば目標膨張量が最大限満たされる値を選択するものとする。コンクリート標準示方書の規定によれば、収縮補償用コンクリートに関する膨張率の標準範囲は“150×10−6〜250×10−6”と規定されており、上述のステップs101で特定した乾燥収縮度“150×10−6”をそのまま採用することが出来る。
Subsequently, based on the dry shrinkage specified as described above, a target expansion amount in the
次に、桁材20と同仕様(骨材やセメント、水等の各成分構成や混和剤など)の試験用コンクリートに対する、複数パターンの添加量での膨張材添加を行い、各パターンの添加量での試験用コンクリートの膨張量を測定した試験結果に基づいて、桁材20における膨張材添加量と膨張量との関係を算定する(s103)。なお、膨張材添加時の試験用コンクリートは、完全硬化前のコンクリートであり、主として生コンクリートが該当する。一方、膨張量を測定する際の試験用コンクリートは、例えば材齢7日のコンクリートが該当する。
Next, the expansion material is added in multiple patterns to the test concrete with the same specifications (aggregate, cement, water, etc., each component composition and admixture), and each pattern is added. Based on the test result obtained by measuring the expansion amount of the test concrete at, the relationship between the expansion material addition amount and the expansion amount in the
当該第1実施形態においては、試験用コンクリートに対し、10kg/m3、12kg/m3、15kg/m3の3種類の添加量での膨張材添加を行い、各添加量での試験用コンクリートの膨張量について、1日、2日、7日、および14日の各材齢にて測定を行った。その測定結果は図5のグラフ500における測定値501〜512が示す通りである。当該グラフ500によれば、いずれの材齢であっても、膨張材添加量が増えるに従い、なだらかに膨張量が増加し、ある添加量以降は膨張量の増加が止まる傾向が明らかである。また、同じ膨張材添加量であっても、材齢が遅い時点ほど膨張量は大きい傾向が分かる。 In the first embodiment, expansion material is added in three types of addition amounts of 10 kg / m 3 , 12 kg / m 3 , and 15 kg / m 3 to the test concrete, and the test concrete at each addition amount is added. Was measured at each material age of 1, 2, 7 and 14 days. The measurement results are as shown by the measured values 501 to 512 in the graph 500 of FIG. According to the graph 500, it is apparent that the expansion amount gradually increases as the expansion material addition amount increases, and the increase in the expansion amount stops after a certain addition amount at any age. Moreover, even if it is the same expansion | swelling material addition amount, it turns out that the expansion | swelling amount tends to be large, so that material age is late.
当該ステップs103において、上述の膨張材添加量と膨張量との関係を算定するに当たっては、コンクリート標準示方書の規定を踏まえて材齢7日の測定値507〜509を参照し、各測定値507〜509を線分で結ぶ数式を所定アルゴリズムで算定する。ここで得た数式は、膨張材添加量と膨張量の対応関係を規定した数式である。 In calculating the relationship between the above-mentioned expansion material addition amount and expansion amount in the step s103, the measurement values 507 to 509 are referred to with reference to the measurement values 507 to 509 of the material age 7 based on the provisions of the concrete standard specifications. Formulas connecting ˜509 with line segments are calculated by a predetermined algorithm. The mathematical formula obtained here is a mathematical formula that defines the correspondence between the expansion material addition amount and the expansion amount.
続いて、ステップs103で得た数式に、ステップs102で決定した目標膨張量を入力し、当該目標膨張量を得るための、桁材20のコンクリート中への膨張材添加量を計算する(s104)。図5のグラフ500の例であれば、目標膨張量は“150×10−6”を入力すると、膨張材の添加量を“8kg/m3”と算定出来ることになる。なお、算定した膨張材の添加量が、膨張材メーカーが規定する添加量最小値を下回った場合、メーカー指定の最小値を採用すればよい。
Subsequently, the target expansion amount determined in step s102 is input to the mathematical formula obtained in step s103, and the expansion material addition amount into the concrete of the
続いてステップs105においては、上述のステップs104で計算した膨張材の添加量を、膨張材添加の施工品質に関して定めた基準範囲と照合する。この基準範囲としては、膨張材メーカーが規定している10kg/m3から、コンクリート標準示方書やメーカー技術資料において標準とされている20kg/m3までの間を想定する。なお、膨張材の添加量を10kg/m3より少なくすると、添加対象のコンクリート中で膨張材の不均一性が生じ、場所により膨張度合いにばらつきが生じる恐れがあり、好適ではない。また、膨張材の添加量を20kg/m3より多くすると、添加対象のコンクリートにおいて強度低下を生じる恐れがあり、好適ではない。 Subsequently, in step s105, the expansion material addition amount calculated in the above-described step s104 is collated with a reference range defined for the construction quality of the expansion material addition. This reference range is assumed to be between 10 kg / m 3 stipulated by the expansion material manufacturer and 20 kg / m 3, which is standard in concrete standard specifications and manufacturer technical data. It should be noted that if the addition amount of the expansion material is less than 10 kg / m 3 , the expansion material is not uniform in the concrete to be added, and the degree of expansion may vary depending on the location, which is not preferable. Moreover, when the addition amount of an expansion | swelling material is increased more than 20 kg / m < 3 >, there exists a possibility of producing a strength fall in the concrete of addition object, and it is not suitable.
また当該ステップs105において、上述のステップs103で示した各添加量での試験用コンクリートに対する、圧縮強度試験を適宜行って、この試験結果を、桁材20として必要な材料強度の値と比較する。桁材20として必要な材料強度についてはステップs100で決定済みである。当該ステップs105の処理の結果、ステップs104で計算した膨張材の添加量が基準範囲内に含まれ、なおかつ、各添加量での試験用コンクリートの圧縮強度が必要な材料強度を満たしていた場合(s106:OK)、ステップs104で計算していた膨張材の添加量を設計値として決定する(s107)。他方、ステップs104で計算した膨張材の添加量が基準範囲内に含まれず、又は、各添加量での試験用コンクリートの圧縮強度が必要な材料強度を満たしていなかった場合(s106:NG)、工程をステップs102に戻し、目標膨張量の決定から再実行する。
Further, in step s105, a compressive strength test is appropriately performed on the test concrete with each addition amount shown in step s103, and the test result is compared with a material strength value required for the
設計値として決定した添加量分の膨張材を、桁材20のコンクリートに添加すれば、桁材20での必要な材料強度を達成しつつ、膨張材による乾燥収縮量の抑制量に応じて、桁材20と剛結合する橋脚10における断面力は低減されることになる。
If the amount of the expansion material determined as the design value is added to the concrete of the
なお、上述した桁材20のコンクリートへの膨張材添加により、桁材20における乾燥収縮が完全に抑制されるとの前提がある場合、上述の工程のうちステップs101〜s107と並行して、桁材20と剛結合する橋脚10に関する配筋計算工程(s120)を実行するものとする。
In addition, when there is a premise that drying shrinkage in the
この場合、まず、上述のステップs100で決定した基本設計に基づいて、橋脚10における自重や外部から作用する土水圧等の各種荷重、地震力、および温度変化量など、上述した乾燥収縮に由来する曲げ応力以外の各種負荷を決定する(s121)。なぜなら、桁材20における乾燥収縮は完全に抑制され、乾燥収縮による悪影響は橋脚10に及ばないためである。なお、このステップs121における負荷の決定工程は既存の設計技術を採用すればよい。
In this case, first, based on the basic design determined in the above-described step s100, various loads such as its own weight on the
次に、ステップs121で決定した各種負荷が橋脚10に作用した際に生じる断面力を算定し(s122)、該当断面力に基づいて、橋脚10が該当断面力に抗しうる配筋量を計算する(s123)。断面力の算定および配筋量の算定の各手法は既存技術を採用すればよい。こうして、桁材20に関する乾燥収縮抑制による効果、すなわち、当該桁材20と結合する橋脚10での不静定力緩和の効果を加味した上で、橋脚10での配筋量を適切に抑制した構造を設計できる。従って、配筋工程での施工性や経済性が良好となるラーメン構造を設計可能となる。
Next, the cross-sectional force generated when the various loads determined in step s121 act on the
なお、上述した桁材20のコンクリートへの膨張材添加により、桁材20における乾燥収縮が完全に抑制されるとの前提が無い場合、上述のステップs106の判定で、ステップs104で計算した膨張材の添加量が基準範囲内に含まれ、なおかつ、各添加量での試験用コンクリートの圧縮強度が必要な材料強度を満たしていると判定できた場合に、当該添加量での膨張材添加により抑制される、橋脚10への曲げ応力の値を算定し、当該曲げ応力の算定値を、上述のステップs121において決定する負荷に含めるものとする。以降の工程は上述のステップs122〜s123と同様である。
In addition, when there is no premise that the drying shrinkage in the
−−−第2実施形態−−−
続いて、第1実施形態とは異なり、配筋やコンクリート打設が既に完了した状態の橋脚10に関して、上述した曲げ応力等の各種負荷が当初の想定以上にかかることが判明した状況に対応する第2実施形態について説明する。この場合、橋脚10として打設されたコンクリートは既に硬化が始まっており、配筋のやり直しは出来ない状態となっている。なお、当該第2実施形態においても、ラーメン構造物設計方法の適用対象とするラーメン構造物は橋梁100であるとする。図6は第2実施形態におけるラーメン構造物設計方法の工程例を示す図である。
--- Second Embodiment ---
Subsequently, unlike the first embodiment, regarding the
そこでまず、橋脚10に関して判明した、当初想定以上の負荷に基づいて、橋脚10に生じる断面力を算定する(s200)。このように負荷が当初想定以上となる事態とは、想定される温度条件の変化や各種仕様変更による桁材20での乾燥収縮量の増大といった事態の他、例えば、橋梁100を通行する車両数が当初の想定より大幅に増加した、或いは、橋梁100を通行する車両のうち大型車両の割合が当初の想定より大幅に増加した、といった事態も想定できる。こうした走行車両等による負荷も、上述の乾燥収縮によるものと同様、橋脚10に対する曲げ応力として作用する成分は含まれている。
Therefore, first, the cross-sectional force generated in the
続いて、上述のステップs200で算定した断面力を所定基準に照合し、その断面力が所定基準を超えていなかった場合(s201:OK)、負荷が当初の想定より増加したが、構造上の問題は生じないと決定して以後の処理を終了する。なお、断面力を照合する所定基準とは、橋脚10が当初設計で備えるとした耐力などが該当する。
Subsequently, when the cross-sectional force calculated in step s200 described above is collated with a predetermined standard and the cross-sectional force does not exceed the predetermined standard (s201: OK), the load has increased from the initial assumption. It is determined that no problem will occur, and the subsequent processing is terminated. Note that the predetermined standard for collating the cross-sectional force corresponds to the proof stress that the
他方、上述のステップs200で算定した断面力を所定基準に照合した結果、断面力が所定基準を超えていた場合(s201:NG)、当該橋脚10と結合する未施工の桁材20に関して、橋脚10に作用する断面力を抑制するための、桁材20への膨張材の添加量を計算する(s201)。例えば、所定基準を超えた分の断面力を相殺する力を橋脚10に作用させる、桁材20における膨張量を生じる膨張材の添加量を計算する。
On the other hand, as a result of collating the cross-sectional force calculated in step s200 described above with a predetermined standard, if the cross-sectional force exceeds the predetermined standard (s201: NG), the pier for the
なお、当該第2実施形態におけるラーメン構造物設計方法においても、第1実施形態におけるステップs103〜s107の工程は同様に実行するものとする。 In addition, also in the frame structure design method in the second embodiment, the steps s103 to s107 in the first embodiment are executed in the same manner.
これによれば、ラーメン構造物のうち、配筋やコンクリート打設が既に完了した状態の構造体(例:橋梁の橋脚部や基礎部)に関して、上述した曲げ応力等の各種負荷が当初の想定以上にかかることが判明した場合であっても、該当構造体に作用する断面力を抑制すべく、上述の構造体と結合する水平部材(例:橋梁の橋桁部)へ添加すべき膨張材の添加量を決定可能となる。従って、上述の構造体外周を鋼板で被覆する等の追加的な補強措置は不要となり、作業効率やコストの悪化を回避出来る。つまり、コンクリートの乾燥収縮による影響を回避し、施工性や経済性が良好となる構造の設計が可能となる。 According to this, various loads such as bending stress described above are initially assumed for structures (for example, bridge piers and foundations) of ramen structures in which reinforcement and concrete placement have already been completed. Even if it turns out that it takes above, in order to suppress the cross-sectional force acting on the relevant structure, the expansion material to be added to the horizontal member (eg, the bridge girder part of the bridge) combined with the above structure The amount added can be determined. Therefore, additional reinforcement measures such as covering the outer periphery of the structure with a steel plate are not necessary, and work efficiency and cost deterioration can be avoided. In other words, it is possible to avoid the influence due to drying shrinkage of the concrete and to design a structure with good workability and economy.
本実施形態によれば、コンクリートの乾燥収縮による影響を回避し、施工性や経済性が良好となる構造の設計が可能となる。 According to the present embodiment, it is possible to avoid the influence due to drying shrinkage of the concrete, and to design a structure with good workability and economy.
以上、本発明の実施の形態について、その実施の形態に基づき具体的に説明したが、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described concretely based on the embodiment, it is not limited to this and can be variously changed in the range which does not deviate from the summary.
1 地盤
10 橋脚
20 桁材
21 主桁
22 床版
30 上部工
40 基礎
100 橋梁(ラーメン構造物)
Claims (6)
前記コンクリート部材での乾燥収縮量に基づき、前記乾燥収縮量を抑制するための、前記コンクリート部材への膨張材の添加量を計算する添加量計算工程と、
前記コンクリート部材と結合する前記構造体について、前記膨張材の添加による乾燥収縮量の抑制量に応じて低減させた断面力を計算し、当該低減させた断面力に基づいて前記構造体に関する配筋計算を行う配筋計算工程と、
を備えることを特徴とするラーメン構造物設計方法。 A design method for a rigid frame structure comprising a plurality of structures and a concrete member erected between the structures,
Based on the amount of drying shrinkage in the concrete member, an addition amount calculating step for calculating the amount of expansion material added to the concrete member for suppressing the amount of drying shrinkage;
For the structure coupled to the concrete member, a reduced cross-sectional force is calculated according to the amount of suppression of drying shrinkage due to the addition of the expansion material, and bar arrangement relating to the structure is performed based on the reduced cross-sectional force. Reinforcement calculation process to calculate,
A method for designing a ramen structure, comprising:
前記コンクリート部材と同仕様の試験用コンクリートに対する、複数パターンの添加量での膨張材添加を行い、各パターンの添加量での前記試験用コンクリートの膨張量を測定した試験結果に基づいて、前記コンクリート部材における膨張材添加量と膨張量との関係を算定する工程と、
前記乾燥収縮量を抑制する前記コンクリート部材の膨張量を、前記関係に適用して、前記膨張材の添加量を計算する工程と、
からなることを特徴とする請求項1に記載のラーメン構造物設計方法。 The addition amount calculating step includes:
Based on the test results obtained by adding the expansion material with the addition amount of a plurality of patterns to the test concrete having the same specifications as the concrete member, and measuring the expansion amount of the test concrete with the addition amount of each pattern. Calculating the relationship between the amount of expansion material added and the amount of expansion in the member;
Applying the expansion amount of the concrete member for suppressing the drying shrinkage amount to the relationship, and calculating the addition amount of the expansion material;
The frame structure design method according to claim 1, comprising:
前記計算した膨張材の添加量が、膨張材添加の施工品質に関して定めた基準範囲内に含まれ、なおかつ、前記各パターンでの試験用コンクリートに対して行われた圧縮強度試験の結果が、前記コンクリート部材として必要な材料強度を満たすか、の各条件について判定する工程と、
前記判定の結果、前記各条件が満たされていると判定した場合に、前記計算した膨張材の添加量を設計値として決定する工程と、
を更に含むことを特徴とする請求項2に記載のラーメン構造物設計方法。 In the addition amount calculation step,
The calculated addition amount of the expansion material is included in the reference range defined for the construction quality of the expansion material addition, and the result of the compressive strength test performed on the test concrete in each pattern is A process for determining whether each material satisfies the required material strength as a concrete member;
As a result of the determination, when it is determined that the respective conditions are satisfied, a step of determining the calculated addition amount of the expanded material as a design value;
The frame structure design method according to claim 2, further comprising:
前記ラーメン構造物のうち既に施工された構造体に関して、現在以降の所定条件下で生じる断面力を算定し、当該算定した断面力が所定基準を越える場合、当該構造体と結合する未施工のコンクリート部材に関して、前記断面力を抑制するための、前記コンクリート部材への膨張材の添加量を計算する添加量計算工程を備えることを特徴とするラーメン構造物設計方法。 A design method for a rigid frame structure comprising a plurality of structures and a concrete member erected between the structures,
Regarding the already constructed structure among the ramen structures, the sectional force generated under the predetermined conditions after the present is calculated, and if the calculated sectional force exceeds the predetermined standard, the unconstructed concrete which is combined with the structure A method for designing a ramen structure, comprising an addition amount calculating step of calculating an addition amount of an expansion material to the concrete member for suppressing the cross-sectional force with respect to the member.
前記コンクリート部材と同仕様の試験用コンクリートに対する、複数パターンの添加量での膨張材添加を行い、各パターンの添加量での前記試験用コンクリートの膨張量を測定した試験結果に基づいて、前記コンクリート部材における膨張材添加量と膨張量との関係を算定する工程と、
前記乾燥収縮量に応じた前記断面力を抑制する前記コンクリート部材の膨張量を、前記関係に適用して、前記膨張材の添加量を計算する工程と、
からなることを特徴とする請求項4に記載のラーメン構造物設計方法。 The addition amount calculating step includes:
Based on the test results obtained by adding the expansion material with the addition amount of a plurality of patterns to the test concrete having the same specifications as the concrete member, and measuring the expansion amount of the test concrete with the addition amount of each pattern. Calculating the relationship between the amount of expansion material added and the amount of expansion in the member;
Applying the expansion amount of the concrete member that suppresses the cross-sectional force according to the dry shrinkage amount to the relationship, and calculating the addition amount of the expansion material;
The frame structure design method according to claim 4, comprising:
前記計算した膨張材の添加量が、膨張材添加の施工品質に関して定めた基準範囲内に含まれ、なおかつ、前記各パターンでの試験用コンクリートに対して行われた圧縮強度試験の結果が、前記コンクリート部材として必要な材料強度を満たすか、の各条件について判定する工程と、
前記判定の結果、前記各条件が満たされていると判定した場合に、前記計算した膨張材の添加量を設計値として決定する工程と、
を更に含むことを特徴とする請求項5に記載のラーメン構造物設計方法。 In the addition amount calculation step,
The calculated addition amount of the expansion material is included in the reference range defined for the construction quality of the expansion material addition, and the result of the compressive strength test performed on the test concrete in each pattern is A process for determining whether each material satisfies the required material strength as a concrete member;
As a result of the determination, when it is determined that the respective conditions are satisfied, a step of determining the calculated addition amount of the expanded material as a design value;
The frame structure design method according to claim 5, further comprising:
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