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【H28・設計、回答例】曲げ破壊とせん断破壊についてメカニズム・特徴を示し、脆性的な破壊を防止するために必要な設計上の留意点【技術士・建設部門 コンクリート】


 技術士の過去問の回答例を書いていきます。

 独断と偏見まみれですので、自己責任により参考にしていただければと思います。

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(1)せん断破壊

 外力が作用し、耐えられるせん断耐力より大きくなった際にひび割れが発生し、その直後に瞬間的に破壊に至る。

 

(2)曲げ破壊

 外力が作用し、耐えられる曲げ耐力より大きくなった際にひび割れが発生し、段階的にひび割れが進展し、破壊に至る。

 

(3)脆性的な破壊の防止

 脆性的な破壊形態であるせん断破壊を防止するために曲げ破壊が先行するように設計を行う。

 設計時の確認事項としては、所定外力が作用した場合の入力せん断力と入力曲げモーメントを算定し、曲げ耐力到達よりも後にせん断耐力到達するように設計する。

 具体的にはせん断耐力向上のために帯筋の断面積(ピッチ、太さ)および強度を検討する。

 

解説(と思っています。)

ざっくりとした要旨

  • 曲げ破壊:粘り強さがある(靭性があり、脆性的ではない)→破壊・崩壊に至る前にひび割れが入り、ひび割れにより補修が必要なことに気づくことができる。
  • せん断破壊:粘り強さがない(靭性がなく、脆性的である)→ひび割れ発生、即、破壊のため、補修する余地がない。
  • せん断破壊させないために軸方向に直工する方向の帯筋(一周で完結する鉄筋)・フープ筋(一周で完結せず、らせん状に何重にもなっている鉄筋)の配置体積(ピッチを密にする、太径を使用する)あるいは配置強度を増やす。
  • 余談だが、最近は強度というよりも体積によって拘束していることが肝要というような風潮が高まりつつある。