Taro-2012RC課題.jtd

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さやなあると
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1 2011 RC 構造学課題 1 力学と RC 構造 (1) 図のような鉄筋コンクリート構造物にどのように主筋を配筋すればよいか図中に示し最初に生じる曲げひび割れを図示せよなお概略の曲げモーメント図も図示せよ w L 3 L L 2-1 -

2 課題 2. コンクリートの自重 1 号館の教室の中央部大梁は b D= 400mm 800mm スパン 10 m の両端固定梁である無筋梁としてコンクリートの単位容積重量を 23 kn/m 3 とするとき以下の問に答えよ ) この梁の自重 ω(kn/m) を計算せよ 10,000 2) この梁の断面 2 次モーメント I(mm 4 ) を計算せよ 3) この梁の断面係数 Z(mm 3 ) を計算せよ 4) 自重によりこの梁に生じる最大曲げモーメント Mmax(kN m) を計算せよ 5) 最大曲げモーメントの生じる位置の最大曲げ引張応力度 σbmax(n/mm 2 ) を計算せよ 6) コンクリートの曲げ引張強度を σb=2.56(n/mm 2 ) とするときこの梁は自重に対して安全かどうかを検討せよ 7) この梁の自重により生じる最大剪断力 Q max(kn) を計算せよ 8) この梁の自重による最大剪断応力度 τ smax(n/mm 2 ) を計算せよ - 2 -

3 課題 3 使用材料特性と許容応力度 1. ヤング係数断面が mm mm 高さ 3m のコンクリート柱がある Fc = 24 N/mm 2 とし単位容積重量を 23 kn/m 3 とするとき以下の問に答えよ 1)RC 規準によるこのコンクリートのヤング係数 Ec(N/mm 2 ) はいくらか (2.3 式 ) 2)) この柱の最大圧縮耐力 Nu(kN) を計算せよ 3) この柱に 2000kN の圧縮力が作用するときコンクリートの圧縮応力度 σc(n/mm 2 ) を計算せよ 1) その時のコンクリートの圧縮ひずみ度 εc とこの柱の縮みを計算せよ δ(mm) 2. 鉄筋コンクリートの設計用ヤング係数図に示す断面で高さ 3m の鉄筋コンクリート柱があるコンクリートの単位容積重量を 23 kn/m 3 鉄筋の単位容積重量を 77 kn/m 3 使用材料は Fc24 SD295 ヤング係数比を n=15 として以下の問に答えよ 1) この柱の自重 ω(kn/m) を計算せよ主筋 8-D22 2) この柱の等価断面積 Ae を計算せよ (mm 2 ) (2.27 式 ) (As= mm 2 ) 3) このコンクリートの断面算定用ヤング係数 Ec(N/mm 2 ) はいくらか (2-22 式参照 ) 4) この柱に 2000kN の圧縮力が作用する時コンクリートおよび鉄筋の圧縮ひずみ度 εc を計算せよ 5) その時この柱の縮み量を計算せよ δ(mm) (2.25 式 ) 6) その時のコンクリートの圧縮応力度 σc(n/mm 2 ) を計算せよ (2.24 式 ) 7) その時鉄筋の圧縮応力度 σs(n/mm 2 ) を計算せよ (2.26 式 ) 8) この柱の最大圧縮耐力 Nu(kN) はいくらか 3. 許容応力度 RC 構造計算規準による普通コンクリートの許容応力度表を完成せよ (N/mm 2 ) 但し許容付着応力度の項は fa1 は上端筋 fa2 はその他の鉄筋とする ( 表 2.5 ~ 2.7 参照 ) 長期許容応力度短期許容応力度 Concrete 圧縮 fc せん断 fs 付着 fa1 付着 fa2 圧縮 fc せん断 fs 付着 fa1 付着 fa2 Fc21 Fc27 Fc42-3 -

4 課題 4. 単筋梁図に示す断面の長さ 8 mの RC 単純梁について以下の値を計算せよ 350 但し使用材料を Fc24 SD295 とし,n=m=15 とする 1) 引張側の等価断面係数 Zet(mm 3 )(2-30 式 ) 2) ひび割れモーメント Mcr(kN m) ( 式 ) 3) 引張鉄筋比 t(%)( 図 3.5)(3-1 式 ) 60 主筋 4-D22 4) ひび割れ発生後の中立軸比 Xn1 と中立軸 Xn(mm) (3.8 式 3.5 式 ) 5) この梁の設計に必要な下記の許容応力度表を完成せよ (N/mm 2 ) 長期許容応力度短期許容応力度コンクリート鉄筋圧縮 fc 引張 ft せん断 fs 圧縮 fc 引張 ft せん断 fs 6) この梁に積載荷重 20kN/m が作用する時梁の最大曲げモーメント Mmax(kN m) 7) 最大曲げモーメントの生じる断面のコンクリートの圧縮応力度 σc(n/mm 2 ) (3.11 式 ) 8) 最大曲げモーメントの生じる断面の鉄筋の引張応力度 σt(n/mm 2 ) (3.4 式 or3.13 式 ) 9) 長期 ML = 150kN m 短期 Ms = 300kN m を受ける b D=400mm mm dt = 60mm の RC 梁を単筋梁で設計せよ但し使用材料は Fc24 SD345 とし D19 を使用せよ 9-1) 長期 ML/bd 2 = 図 3.13 より t = (γ=0) 9-2) 短期 Ms/bd 2 = 図 3.13 より t = (γ=0) 9-3) 必要鉄筋断面積 at(mm 2 )= t bd= 9-4) 配筋の決定 9-5) 断面図を描きなさい - 4 -

5 課題 5. 複筋梁 ( 使用材料は Fc24 SD345) 但し n=m=15 として計算して良い 1. 図に示す断面の RC 梁について以下の問に答えよ 1) 引張鉄筋断面積 at (mm 2 ) と圧縮鉄筋断面積 ac(mm 2 ) ( 最終頁 ) 3-D ) 引張鉄筋比 t (%) と圧縮鉄筋比 c(%)( 図 3-8) 700 3) 複筋比 γ ( 図 3-8) 5-D22 4) 中立軸 Xn(mm) (3-4 式 ) と中立軸比 Xn1 (3-21 式 ) 70 5) この梁の許容曲げモーメントを図 3-13 を用いて求めよ p t とγ=1.0 の交点のCを読み取り M=C bd 2 より求める長期 CL= ML= 短期 CS= MS= 2. 長期 ML = 230kN m を受ける b d=450mm 540mm の RC 梁の複筋比 γ を 0.2,0.4,0.6,0.8,1.0 で設計しそれぞれの配筋図を示せ但し鉄筋 D25 を使用せよ ( 図 3-13 を使用 ) 1) 長期 M L/bd 2 = 複筋比 (γ=0.2) (γ=0.4) (γ=0.6) (γ=0.8) (γ=1.0) 2)t = 3)at(mm 2 )= 4)ac(mm 2 )= 5) 上端筋 6) 下端筋 7) 配筋図 8) 全鉄筋数 3. 付録 CD の梁断面計算図表を使用し RC 梁計算図表を作成せよ使用材料 Fc27 SD345 長期 fc = 9N/mm 2 ft = 215N/mm 2 短期 fc = 18N/mm 2 ft = 345N/mm 2 ) dt1= 0.1 の場合の RC 梁計算図表 ( 長期短期 ) を作成し問 2 と同じ条件で配筋を比較せよ - 5 -

6 課題 6.RC 単筋梁の M -θ 関係 ( 使用材料 Fc24 SD345) 図に示す断面の RC 単純梁について以下の値を計算せよ 1) 曲げひび割れ発生時のモーメント Mcr と曲率 ρ cr Xcr cσcr 2) 鉄筋が長期許容応力度に達した時のモーメント Ma と曲率 ρ a X 3) 鉄筋が降伏応力度に達した時のモーメント My と曲率 ρ y ft X 4) 終局時のモーメント Mu と曲率 ρ u 5) 以上の関係を図示せよ M 350 εy 0.3% σy Xu σy θ 60 主筋 4-D22 課題 7. 無筋柱 1.b D=500mm 500mm の無筋コンクリート柱に下記の軸力 N(kN) が作用する時の抵抗できる曲げモーメントの値 M(kN m) を計算し N と M の関係を図示せよ但しコンクリートの許容圧縮応力度 fc は fc = 20N/mm 2 とする (4-3)(4-7) 式 N(kN) M(kN m) 2. 上で作成した図表を用いて軸力 N が 1000kN および 3000kN の場合の無筋コンクリート柱の許容曲げモーメントを求めよ 3. この柱が圧縮力と曲げモーメントを受けて図に示すような応力分布となる時この柱の圧縮力 N(kN) と曲げモーメント M(kN m) を求めよ σc=10n/mm2 M N - 6 -

7 課題 8.RC 柱の設計 1.b D=mm mm dc= 60mm の RC 柱に短期 Ns = 2000kN Ms = kn m が作用する時断面を設計せよ但し使用材料は Fc24 SD345 とし使用鉄筋は D22 とする 1) Ns / bd = Ms / bd 2 = 図 4-11 より t= 2) at = ac = 3 ) 配筋の決定 2. 下図に示す mm mm の断面を持つ RC 柱の各方向の長期および短期の許容曲げモーメントを求めよ但し d t =d c = 60mm とし使用材料は Fc24 SD345 使用されている鉄筋は全て D22 軸力は長期短期とも 1800 k N よする X 方向 tx = 長期 C= Mxl = 短期 C= Myl = Y 方向 ty = 長期 C= MxS = 短期 C= MxS = 3. 付録 CD の柱断面計算図表を使用し Fc30 SD390( 長期 fc = 10N/mm 2 ft = 220N/mm 2 短期 fc = 20N/mm 2 ft = 390N/mm 2 ) の場合の RC 柱の計算図表を完成せよ (t = 0%~ 1.0% まで 0.1% 刻み ) 但し n=13 dt1 = 0.1 とする 4. 上で求めた RC 柱の計算図表を使用し b D=mm mm dc= 60mm の RC 柱に長期の軸力 N=1500kN 曲げモーメント M=300kN m が作用する時の必要な鉄筋量を求め D22 で配筋せよ - 7 -

8 課題 9. 力学と RC 構造 (2) 1. 図のような荷重を受ける鉄筋コンクリート構造物の概略のせん断力図を描き発生すると思われるせん断ひび割れを図中に示せ ( 曲げひび割れは発生しないものとする ) 2. せん断力 Q が作用する等質等方材料の長方形断面のせん断応力度分布を求め最大せん断応力度を求めよ 3. 図に示す等質等方材料の長方形断面 (200mm 400mm) の単純梁の中央に集中荷重 =300kN が作用している点 12 に生じるせん断応力度の値引張主応力度の値および方向を求めよ 300kN 1 2m 2-8 -

9 課題 10.RC 梁のせん断設計 1. 断面が b D=350mm 700mm dc= 60mm の単筋梁に Q = 250kN のせん断力が作用する場合の最大せん断応力度 τs(n/mm 2 ) を求めよ ( 図 5-5(b) 参照 ) 2. 図のような単筋梁にせん断ひび割れが発生する時の荷重 (kn) を求めよ (5.21 式参照 ) 但しコンクリートは Fc21 とする b=300mm d=450mm 1m 1m 3. 図に示す RC 梁のあばら筋比 w を求めよ (5-11 式参照 ) b=350mm D13 D=mm D13@ 長期に等分布荷重 ω= 50kN/m を受けている長さ 3 m b D=350mm 500mm dt= 50mm の RC 単純梁の使用性確保のために必要なあばら筋を算定せよ但しひび割れは許容するとし使用材料は Fc21 SD295 としあばら筋には D10 を使用せよ (5-13 式参照 ) 5.b D=350mm mm で dt = 50mm の RC 梁に短期荷重で M = 200kN m Q = 300kN が作用する時損傷性確保のために必要なあばら筋を算定せよ但しコンクリートは Fc30 鉄筋は SD345 とする (5-14 式参照 ) 6.b D=450mm mm dt = 60mm の RC 梁に長期せん断力 QL= 50kN 地震時せん断力 QE= 200kN が作用しているこの梁の短期設計用せん断力を QD = QL +k QE (k= 2.0) とする時安全性確保のために必要なあばら筋を算定せよ但しコンクリートは Fc24 鉄筋は SD390 としせん断スパン比による割り増し係数 αは 1.5 とする (5-15 式参照 ) 7. 図に示す配筋の長さ 5m の RC ラーメン梁の短期設計用せん断力を QD= QL+ΣMy / L とする時安全性確保のためのあばら筋を算定せよ但し QL= 50kN 使用材料は Fc21 SD345 としあばら筋は D10 を使用する (3-36 式 5-15 式参照 ) D25 4-D D25 3-D25 左端右端

10 課題 11.RC 柱のせん断耐力 b D=500mm 500mm(dc = 50mm) の長さ 3.5 m RC 柱がある軸力 N は長期は NL = 2000kN 地震時の付加軸力は NE=± 500kN である配筋は主筋 12-D22 帯筋 D13@100 である ( 右図参照 ) 使用材料は Fc24 SD295 とする 1) この柱のせん断ひび割れ発生荷重 (kn) を求めよ (5-22 式参照 ) 2) 長期使用性確保のための許容せん断耐力 (kn) を求めよ (5.12) 式 3) 短期損傷性確保のための許容せん断耐力 (kn) を求めよ (5.14 式 ) 4) この柱の安全性確保のための許容せん断耐力 (kn) を求めよ (5.19 式 ) 5) この柱の終局せん断強度を求めよ (5.24 式 ) 6) この柱の上下端ともに降伏する時のせん断力を求めよ (4-41 式 )(4-51 式 ) 7) 柱の内法高さを 2.5m とするとき上下端降伏時のせん断力に対して安全性が確保されているかどうかを判定せよ (5.19 式 ) 参照 )

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PowerPoint プレゼンテーション材料実験演習第 6 回 2015.05.17 スケジュール回月 / 日標題内容授業種別時限講義演習 6,7 5 月 17 日 8 5 月 24 日 5 月 31 日 9,10 6 月 7 日 11 6 月 14 日講義曲げモーメントを受ける鉄筋コンクリート(RC) 梁の挙動その1 構造力学の基本事項その2 RC 梁の特徴演習曲げを受ける梁の挙動実験鉄筋コンクリート梁の載荷実験レポート