種別(Category) 卒業論文  
Graduation thesis
タイトル(Title) プレストレスが鉄筋コンクリート梁のせん断疲労寿命に与える影響
Effect of prestress on shear fatigue failure of reinforced concrete beam
著者(Author) 佐藤圭一(日本)
SATO Keiichi(Japan)
主査(Supervisor) 前川宏一教授
Prof. MAEKAWA Koichi
キーワード(Keyword)  
 
掲載誌(Events Venue) 東京大学卒業論文
Graduation thesis of the Univ. of Tokyo
発表年・月(Published Year, Month) 2007.3
論文入手先(Name of Publication) 東京大学図書館
Library of the Univ. of Tokyo
要旨(Abstract) 鉄筋コンクリート部材の弱点である引張耐力の不足を補うため,圧縮力を与え引張応力を相殺する手段として部材へのプレストレス導入が行われている.一般には曲げ(引張)破壊への補強効果のみが知られているが,梁へのひび割れ発生を抑えることでせん断耐力の向上にもつながることが分かっている.特にプレストレス導入が効果を発揮するのは部材が繰り返し荷重により疲労を起こすときであり,載荷により無数に生じた小さなひび割れが集まることで寿命を縮める疲労破壊発生機構に対し,小さなひび割れの発生を完全に抑えることで寿命を大幅に延ばすことができる.さらに疲労荷重が道路交通のような移動荷重の形態を取る場合,静的な荷重よりもひび割れの発生が顕著であり,その分ひび割れを防ぐプレストレスの効果はより一層高まると考えられている.現実には長大スパンの橋梁,部材表面へのせん断ひび割れ発生を抑えたい道路・橋梁床版に優秀な建造資材として用いられている.  プレストレス導入に補強効果があること自体は知られているが,具体的にどの程度の耐力上昇を生むのか,疲労寿命の延長を生じるのか,特にせん断破壊に対しては明確な計算式があまり存在しない.現実にも,「疲労寿命が約1桁は上がる」という慣例的な予想の元,各々の構造条件に従ったし試験を行い安全性を確保するに留まり,統一された知識とはなっていないのが現状である.  そこで本研究では,試験用の鉄筋コンクリート梁を用い,せん断破壊のみに絞った限定的な研究とはいえ,非線形有限要素法解析(WCOMD,東京大学コンクリート研究室開発)を用い,また実試験で解析の有用性を確かめることで,プレストレスがもたらす耐力・寿命への補強効果を計算し,普遍的に使用できるプレストレス導入のせん断方向への効果の実態をまとめることにした.  本論文ではまずせん断補強筋を含む梁・含まない梁2種類に,プレストレス量と荷重量の2変数を操作し定点載荷によりせん断破壊・せん断疲労破壊を起こすことにより各条件下での補強効果を解析を用いて調べ,さらに一部を実試験で確認した.両者とも疲労寿命は確実に上昇したが,そのレベルはプレストレス導入に対し数桁という大きな変化を生むものではなく数倍程度であった.疲労寿命の上昇は補強による耐力自体の上昇がもたらした結果であり,プレストレス導入自体がS−N曲線を変化させる,ひび割れの発生を極端に防ぐような補強になるとは言えない結果となった.  加えて,せん断補強筋を含む同じ梁に移動荷重をかけ疲労破壊を起こす解析を行ったところ,高いプレストレスレベルを導入した部材は,当初の予想通り定点載荷に対するものより寿命上昇に影響する補強効果が大きいと推測できる様子が観察され,移動荷重に対してはヨリ一層の補強効果がプレストレス導入には期待できる可能性があることを確認した.  プレストレス導入は常に万能な効果を発揮するとは言いにくいものの,対応する状況を選んで使用することで,相応の効果を期待していいという結論に達した. For adding tension strength to RC, prestress is loaded on RC members. Generally prestress is effectivefor bending failure, but it is said it is all the same effective for shear failure. And more, prestress is more effective for [fatigue failure]. Fatigue of RC is coused by many cracks occured by cyclic loading. Prestress effect is very popular. But there is complete research [How much prestress can add strength to members], especially on shear fasilure and fatigue. So on this research, I tried to search the quantative effect of prestress for shear failure and fatigue failure by experiment and [WCOMD](analytical program developed on Univ of Tokyo concrete lab)/     ●Static cyclic load Beam fatigue life is extended by prestress but it was for [increase of Beam Capacity]. On S-N curve, there is little difference between high-prestressed beam and low one. Capacity of Beam without shear reinforcement is increased by prestress so the fatigue life extended.But beam without one is not increased the capacity so there is little life extension on beam with reinforcement.  ●Moving load On moving load condition, the S-N corve is changed as loaded prestress level. Prestress is more effective than on Static loading. It mentions prestress add special effect for RC.