梁のせん断破壊のメカニズム・挙動・過程について

この記事では梁のせん断破壊の挙動や過程についてまとめています。荷重によってどのようなひび割れの分布をするのか、それによって最終的にはどのようにせん断破壊をしてしますのか、ぜひこの記事で理解をしてください。それでは早速内容に入っていきましょう。

せん断補強筋が不足する梁のせん断破壊の過程

まず初めに梁にせん断補強筋が不足する場合、どのような破壊を起こしてしまうかについて確認をします。下の図をご覧ください。

両端支持梁にP1、P2の荷重がかかっている場合を考えます。この場合のモーメント図とせん断力図は下のようになります。

さて、上の条件のコンクリート梁ではひび割れが発生します。ひび割れはどのように分布するかについて調べてみましょう。荷重P1とP2の大きさが同じ場合は、下の図のようにひび割れが発生します。

実際はここまで細かい間隔でヒビが入るわけではありませんが、わかりやすくするためにヒビをたくさん表現しています。このひびの名前を曲げひび割れと言います。次にさらに大きい荷重を加えた場合にひびはどのように入るかを見ていきましょう。

上の図の赤丸部分に着目します。

斜め方向に入っているヒビにはそれぞれ名前があります。

①：曲げせん断ひび割れ

②：斜め引張ひび割れ

これらのひび割れの名前は覚えておきましょう。荷重が大きくなれば大きくなるほどこれらのひび割れが増えていきます。さらに荷重が大きくなっていくと、最終的には下の図のようになります。

曲げ降伏に急激に崩壊してしまいます。この現象をせん断破壊と言います。せん断破壊という名前ですが、割れ目は斜めに入るのが特徴です。

なぜせん断ひび割れはせん断力が働いているのにも関わらず斜めにひびが入るのでしょうか。下の図をご覧ください。

柱のせん断力の応力状態は上の左図のような分布となっています。図の左上と右下部分を引っ張っているような応力分布です。コンクリートは引っ張られている部分と垂直にヒビが入りますから、上の図のように斜めにヒビが入ります。

この記事では梁にせん断荷重が作用する場合のせん断破壊についてまとめました。それぞれの過程がどのようなものなのかについてと、ひびの名前などはぜひ覚えておきましょう。

また、せん断ひび割れはなぜ斜めに入るのかについても解説をしました。斜めに入る理由は非常に重要ですので、ぜひ暗記をしておいてくださいね。

この記事は以上になります。最後まで読んでいただき、ありがとうございました。