人工材料としてのコンクリートを含め、石材は引張強度に注意した扱いをしなければなりません。材料力学的に石材の純引張強度を実験的に求めたいときは、細長い試験片にして両端を引っ張らなければなりません。しかし、試験片をくわえる（咥える）支持個所を特別に工夫しなければなりませんので、実用的な試験方法が提案できません。次善の方法として梁としての曲げ試験をします。曲げ応力度が直線分布になると仮定し、破断時の最大曲げ応力度を計算して引張強度とします。コンクリート材料では、純引張強度よりも幾らか高めに出ますので、曲げ引張強度と断ります。鉄筋を入れない梁部材の曲げ試験をするとき、油圧式の載荷方式にすると安全な実験ができます。これは、強制的に変形させて、そのときの反力として油圧を測定します。耐荷力が最大になって破壊の兆候が出ると、それまで増加していた油圧が止まり、僅かに下がります。その時点で実験を中止すると、梁は、見かけ上破断しない状態が保たれます。実橋の耐荷力を調べるときのように、梁の中央に錘の荷重を積み上げる方式を採用すると、破断の進行を途中で止めることができなくて、引張側の亀裂が連鎖的に増加します。これは、突発的な崩壊を起こす危険があります。鉄筋コンクリート桁の引張側に入れる鋼材は、コンクリートに亀裂が発生した時点から効きはじめ、亀裂の進行を抑え、結果として無筋の桁よりも耐荷力が上がります。これは短時間の載荷ですが、不静定の弾性条件で持続的な死荷重応力が作用する場合には、内部の応力の再配分が起こります。コンクリート材料は、乾燥収縮があることと、持続した応力状態ではクリープ現象がおきますので、鉄筋との合成作用がある場合には、持続した引張応力度の一部は鉄筋の方に移ります。
2010.4 橋梁＆都市PROJECT |