「設計論」 というほどのものではないが・・・ コンクリート工学研究室 岩城 一郎. 設計とは？ （広辞苑） せっ‐けい【設計】 (plan; design) ある目的を具体化する作業．製作・工事 などに当り，工費・敷地・材料および構 造上の諸点などの計画を立て図面その他 の方式で明示すること．「ビルの.

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1 「設計論」 というほどのものではないが・・・ コンクリート工学研究室 岩城 一郎

2 設計とは？ （広辞苑） せっ‐けい【設計】 (plan; design) ある目的を具体化する作業．製作・工事 などに当り，工費・敷地・材料および構 造上の諸点などの計画を立て図面その他 の方式で明示すること．「ビルの ― 」 比喩的に，人生や生活について計画を立 てること．

3 土木における設計とは？ 一般に土木構造物（橋，トンネル，擁壁， ダム等）の構造設計 ( 他に，配合設計，景 観設計 ) 構造設計とは？：構造物に要求される性 能（主として，安全性能，耐久性能）を 満足するとともに，経済性を考慮し（景 観，環境への影響にも配慮し），材料， 構造形式，部材寸法等を決定し，これら を計算書や図面，その他の方法により表 すこと． 安定計算と断面計算に大別される．

4 安定計算と断面計算 安定計算 構造物そのものの安定（転倒，滑動）に 関する安全性の評価 断面計算 構造物を構成する部材に作用する力 （断面力：曲げモーメント，せん断力） に対する安全性の評価 人，ブックエンド，擁壁を例に

5 コンクリート構造物の設計法 許容応力度設計法 古典的な設計法， 100 年以上の実績 と経験（十分な実績，苦い経験） 限界状態設計法 現在，またこれから発展する設計法， 我が国での実績は未だ 20 年程度と浅 いが，世界の趨勢，合理的な設計法

6 許容応力度設計法と限界状態設計法 荷重レベルの違い 理論の違い：弾性理論（線形理論）と弾塑性理論（非線形理論） 安全性の照査手法の違い：安全率と部分安全係数，応力による比較 と断面力による比較 許容応力度 設計法 限界状態設計法

7 許容応力度設計法 使用状態における作用応力 σ と許容応力度 σa と の比較 σ ＜ σa ： O.K. 弾性理論（線形理論）：コンクリート及び鉄筋 の 応力 - ひずみ関係は直線 安全率 k のみによる安全性評価（一般にコンク リートの場合： 3 ，鉄筋の場合 :1.7 程度） 例えば， f ’ ck =24N/mm 2 ， k=3.0→σ ’ ca =f ’ ck /k=8N/mm 2 ｆ y =295N/mm 2 ， k=1.7→σ sa = ｆ y /k=176N/mm 2 小テスト σ ’ c =5.98N/mm 2 ＜ σ ’ ca σ s =141N/mm 2 ＜ σ sa

8 限界状態設計法 終局限界状態，使用限界状態，疲労限界状態 抵抗値 R （ Resistance ，断面耐力）と作用値 S （ Subject ， 断面力）との比較： γ i ・ S/R ＜ 1 例 γ i ・ M d ／ M ud ＜ 1.0 弾塑性理論（非線形理論）：コンクリート（ 2 次曲線 と直線），鉄筋（バイリニア） 部分安全係数法：構造材料の品質のばらつき，荷重の 大きさの決定に対する不確実性などを考慮するために いくつかの安全係数を導入（材料係数，部材係数，構 造解析係数，荷重係数および構造物係数） コンクリート標準示方書： 1986 年に限界状態設計法 が採用， 2002 年まで許容応力度設計法と併記， 2002 年より限界状態設計法のみ（許容応力度設計法は付録 扱い）

9 限界状態設計法による検討 安定計算 転倒 滑動 断面計算（荷重あるいは断面が厳しい条 件） 終局限界状態（曲げ）： γ i ・ M d ／ M ud ＜ 1.0 終局限界状態（せん断）： γ i ・ V d ／ V cd ＜ 1.0 → γ i ・ V d ／ V yd ＜ 1.0 （ただし， V yd =V cd +V sd ） 使用限界状態（ひび割れ）： w ＜ wa

10 断面計算（曲げに対する検討） 設計曲げモーメント： Md （右下図に対応） 設計曲げ耐力： Mud=Asfyd ｚ /γb ＝ Asfydd(1-0.6pfyd/f’cd)/γb 安全性の照査 γi ・ Md/Mud ＜ 1.0→O.K. 岡村甫著： 鉄筋コンクリート工学（三訂 版） 市ヶ谷出版 社 荷重状態曲げ モーメント 図 -

11 断面計算（せん断に対する検 討） 荷重状態せん断力図 + 設計せん断力： V d （右下図に対応） 設計せん断耐力（せん断補強筋なしの場 合）： V cd =β d β p f vcd b w d/γ b 安全性の照査： γ i ・ V d /V cd ＜ 1.0 → せん断補強筋不要

12 5. 鉛直壁の計算（ひび割れに対する検 討） 使用状態における設計曲げモーメント M d を計算 鉄筋の応力 σ s ＝ M d /(A s jd) ひび割れ幅： ｗ ={(σ s /E s )+ε ’ cs }{4c+0.7(c s -φ)} 許容ひび割れ幅： w a =0.005c （一般の環 境） 安全性の検討： w<w a → O.K.

13 次回製図及び設計論 II の予告 11 月 10 日（金） 13:00-16:10 7011 教室 教科書持参 個々の設計条件（ HP 上で公開） 今回の講義内容も HP 上に公開：復習して おくことが望ましい