機能
- PC鋼材の材料、断面積、PCケーブルの即時損失など、PC鋼材の特性値を定義します。
経路
- メインメニュー：[荷重]タブ > [荷重タイプ]プレストレス > [PC鋼材の材料と断面]
入力
PC鋼材の材料と断面の追加/修正ダイアログ・ボックス
PC鋼材の名称
定義するPC鋼材の名前
PC鋼材の種類
プレテンション、ポストテンション、外ケーブルから選択します。
内部(プレテンション) : コンクリートの打設前にPC鋼材を緊張させ、コンクリートとPC鋼材の付着力によりプレストレスが伝達されます
内部(ポストテンション) : コンクリートが硬化した後、PC鋼材を徐々にテンションをかけて部材に固定します
外部 : PC鋼材はコンクリート部材の外側に配置され、プレストレスを導入する方式
PC鋼材の種類(プレテンション、ポストテンション、外部)によって、シース直径およびPC鋼材損失に関する変数の入力欄が有効または無効になります。
PC鋼材が「外部」に配置されると、表示画面ではPC鋼材が直線として表示されます。 ディスプレイのMiscタブでPC鋼材の配置形状にチェックすると、PC鋼材の配置が確認できます
材料
PC鋼材の材料を選択します。 新しい材料の追加や、以前に定義したPC鋼材の材料の修正・削除する必要がある場合は、右側のボタンを使用します。
プレテンション方式のPC鋼材の場合、PC鋼材にかかる軸力やモーメントによる弾性変形損失を考慮します。この計算では、弾性変形による損失が考慮されます。具体的には、コンクリートの弾性収縮やそれによる緊張力の減少、さらに再度緊張力が減少することによる弾性変形量の変化という反復計算を通じて、弾性変形と緊張力の減少が均衡を成し、それ以上弾性収縮が進行しない時点までを考慮します。
PC鋼材の断面積
PC鋼材の総断面積を入力します。 断面積を直接入力するか、右側のボタンをクリックして、PC鋼材の標準断面積と個数を選択して、総断面積を自動計算することもできます。 以下の表は、よく使用されるPC鋼材の特性値です。
| 区分 | PC鋼線のタイプ | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 12. 4 | 12. 7B | 15. 2B | G15. 2 | 28. 6 | ||
|
PC鋼線の数 |
EA | 12 | 12 | 12 | 19 | 1 |
|
鋼材断面積 |
㎠ | 11.148 | 11.8452 | 16.644 | 26.353 | 5.324 |
|
シースの直径 |
cm | 6.8 | 6.8 | 7.8 | 11.5 | 5 |
|
波状摩擦係数 λ |
/m | 0.004 | 0.004 | 0.004 | 0 | 0.004 |
|
曲率摩擦係数μ |
/rad | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
|
定着具移動 |
mm | 11 | 12 | 11 | 5 | 5 |
| リラクゼーション率 | % | 5 | 5 | 5 | 1.5 | 2.5 |
|
弾性係数 |
N/㎟ | 200000 | 200000 | 200000 | 200000 | 200000 |
|
降伏強度σpy |
N/㎟ | 1450 | 1600 | 1600 | 1600 | 1500 |
|
引張強度σpu |
N/㎟ | 1700 | 1850 | 1850 | 1860 | 1800 |
シース直径
PC鋼材の種類がプレテンションの場合、シースの直径を入力します。入力したPC鋼材の断面積に対応するシース直径が自動的に計算され、これを参考にしてシース直径を入力することができます。
PC鋼線の直径
PC鋼材の種類がプレテンションの場合、鋼線の直径を入力します。入力したPC鋼材の断面積に基づいて、対応する鋼線の直径が自動で計算され、入力されます。この鋼線の直径は、無応力場の長さの計算に使用されます。
リラクゼーション率
リラクセーションの適用方法は、Magura式とCEB-FIPコードから選択できます。リラクセーション作用を無視する場合は、入力欄右側のチェックボックスのチェックを外します。
Magura式を選択した場合
鋼材に関する定数(C)を10，45の中から選択します。 一般鋼材の場合は10、低リラクセーション鋼材の場合は45を入力し、次のように鋼材のリラクセーションによる損失が計算されます。
European式を選択した場合
リラクセーションによる最終損失を入力します。リラクセーションによる損失は、次の式で計算されます。経過時間によるリラクセーションの進行度は次のようになります。
∆σpr: リラクセーションによる損失の絶対値
σpi: プレストレス（後張り）の初期絶対値およびテンションを加えた後のケーブルの最大引張応力から、即時損失を差し引いた値
t: テンション後の経過時間（時間単位）
µ = σpi/fpk、ここでfpkはプレストレス鋼材の引張強度の特性値です。
ρ1000: テンション後1000時間経過時のリラクセーション損失（%）、および平均温度20°Cでの値
初期プレストレスに対する1000時間後の鋼材リラクセーションによる損失比率を入力します。鋼材リラクセーションによるプレストレス損失は、次の式により算出されます。
どこで
: 初期応力
: リラクセーションによる1000時間後の損失比率
: 各ステップの最後の時間におけるリラクセーションの進行度
材齢が1000日までの経過時間によるリラクゼーションの進行度は次の通りです。
| 経過時間 |
1 | 5 | 20 | 100 | 200 | 500 | 1000 |
|
Slow Development |
20 | 35 | 45 | 65 | 75 | 85 | 100 |
|
Mean Development |
30 | 45 | 55 | 70 | 80 | 90 | 100 |
|
Rapid Development |
40 | 55 | 65 | 75 | 85 | 95 | 100 |
次の公式が適用されます:
ここで ρt: t 時間後リラクセーション、ρ1000: 1000 時間後リラクセーション、 k =log(ρ1000/ρ100)
初期プレストレスに対する1000時間後の鋼材リラクセーションによる損失比率を入力します。鋼材リラクセーションによるプレストレス損失は、次の式により算出されます。
どこで
: 初期応力
: リラクセーションによる1000時間後の損失比率
: 各ステップの最後の時間におけるリラクセーションの進行度
材齢が1000日までの経過時間によるリラクゼーションの進行度は次の通りです：
| 経過時間 | 1 | 5 | 20 | 100 | 200 | 500 | 1000 |
|
リラクゼーション損失比率（損失の割合） |
25 | 45 | 55 | 70 | 80 | 90 | 100 |
最大30年までのリラクセーションの推定には、次の公式が適用されます
ここで、ρt: t 時間後のリラクセーション、ρ1000: 1000 時間後のリラクセーション、k は0.1549 です
50年後のリラクセーション損失は、1000時間の損失の3倍とします。30年から50年の間のリラクセーション損失は、線形補間により算出します。
鋼材のリラクセーションによるプレストレスの損失は、以下の式から求められます。最終的な損失率を入力します：
どこで,
: 初期応力
: リラクセーションによる1000時間後の損失比率
:各ステップの最後の時間におけるリラクセーションの進行度
材齢が1000日までの経過時間によるリラクゼーションの進行度は次の通りです：
|
リラクゼーション 進行度(k) |
経過時間 |
|---|---|
ここで: プレテンションを導入した時間
: リラクセーションによる損失の確認時の時間
PC鋼材の設計リラクセーション（R）は、以下の式により算出されます:
k6: プレストレス力の継続時間に依存する係数
j: プレストレス後の経過時間（日数）
k7: 図に示されたPC鋼材の応力とfpbの比率に依存する係数
k8係数は、摂氏温度 (T) の平均年間温度に依存する係数で、T/20 として計算されますが、1.0 より小さくなることはありません
Rb: 20°C で1000時間後のPC鋼材の基本的なリラクセーション
PC鋼材の設計リラクセーション (R) は、次の式で算出されます:
INDIA(IRC:18-2000)を選択した場合
材齢が 1000日の状態でのリラクゼーション損失量は次の通りです。(at 20 °C ± 2 °C ):
|
初期応力 |
通常リラクセーション鋼のリラクセーション損失（%） |
低リラクセーション鋼のリラクセーション損失（%） |
|---|---|---|
| 0.5 fp | 0 | 0 |
| 0.6 fp | 2.5 | 1.25 |
| 0.7 fp | 5.0 | 2.5 |
| 0.8 fp | 9.0 | 4.5 |
材齢が1000日までの経過時間によるリラクゼーションの損失量は次の通りです：
| 経過時間 (hour) | 1 | 5 | 20 | 100 | 200 | 500 | 1000 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
リラクセーション損失(%) |
15 | 25 | 35 | 55 | 65 | 85 | 100 |
材齢が 1000日の状態でのリラクゼーション損失量は次の通りです。(at 20 °C ± 2 °C ):
|
初期応力 |
通常リラクセーション鋼のリラクセーション損失（%） | 低リラクセーション鋼のリラクセーション損失（%） |
|---|---|---|
|
0.5fp |
0 |
0 |
|
0.6fp |
2.5 |
1.25 |
|
0.7fp |
5.0 |
2.5 |
|
0.8fp |
9.0 |
4.5 |
経過時間によるリラクゼーションの損失量は次の通りです：
| 経過時間 (hour) | 1 | 5 | 20 | 100 | 200 | 500 | 1000 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
リラクセーション損失(%) |
Normal | 34 | 44 | 55 | 70 | 78 | 90 | 100 |
| Low |
37 |
47 |
57 |
72 |
79 |
90 |
100 |
|
材料データでJTG04規格を選択し、さらにPC鋼材特性でリラクセーション係数としてJTG04を選択した場合、強度の特性値（fpk）はJTG04規格に基づいて自動入力されます。一方、材料データでJTG04規格を選択しない場合は、強度の特性値（fpk）を直接入力することができます。
また、材料データでSteelbar540、Steelbar785、またはSteelbar930を選択した場合、過大応力低減係数の適用は無視されます
ユーザーが材料データでTB05規格を選択し、PC鋼材特性でリラクセーション係数としてTB05を選択すると、強度の特性値（fpk）およびPC鋼材のリラクセーション係数（ξ）がTB05コードに基づいて自動入力されます。
一方、材料データでTB05規格を選択しない場合は、ユーザーが強度の特性値（fpk）を直接入力できます。
リラクセーション係数(ξ)とリラクセーションによる損失の計算方法
リラクセーション係数の計算方法()
材料が Wire1470, Wire1570, Wire1670, Wire1770, Wire1860の場合、
材料がStrand1470, Strand1570, Strand1670, Strand1720, Strand1770, Strand1820, Strand1860の場合、
When
When
材料がPSB830の場合、
材料がPSB830であり、過大応力低減係数の適用が有効になっている場合
損失計算方法
もしが
以上であれば
もし が
未満であれば
ここで,
: PC鋼材のリラクセーションによるプレストレスの損失
: PC鋼材リラクセーション係数
: アンカー部のPC鋼材の応力
:PC鋼材の引張強度基準値
ユーザー定義が選択されている場合
ユーザー定義のリラクセーション関数を、時間/日単位および鋼材リラクセーションによる損失比率の関係として選択します
ボタンをクリックして、ユーザー定義のリラクセーション関数を追加または変更できます。
角変化1rad当たりの摩擦係数
PC鋼材の曲率による摩擦損失を考慮するために
単位長さ当たりの摩擦係数
直線や長さの影響（PC鋼材の長さに沿った配筋の位置誤差、直線的であれドレープ状であれ関係なく）を考慮すると、ジャッキング端部でプレストレス力を加えた場合、任意の位置におけるPC鋼材の力は次のように表されます。
Px = Po e-µθ
ここでθは、考慮される長さに沿った角度の変化の累積です。
θは二つの部分で構成されています
1つ目は意図的な曲率についてです。これは「設計経路」に沿ってPC鋼材が意図的に曲げられることによるものです。これをαで表します。
次に、意図しない曲率です。PC鋼材は設計経路に沿って選定された点でのみ固定されるため、実際の柔軟なPC鋼材の経路は設計経路から小さな偏差を生じることになります。また、その他の施工要因によって、PC鋼材の経路が意図したプロファイルからさらに外れることがあります。設計経路からの偏差は「wobble」と呼ばれます。このwobbleによってPC鋼材の長さに沿って生じる角度の変化の蓄積が推定され、γとして示されます。したがって、角度の変化の蓄積は(α + γ)となります。
これにより、補正された摩擦損失の関係は以下のとおりです:
Px = Po e-µ(α + γ)
Px = Po e-µ{α + (γ/L)L}
(γ/L)は内部PC鋼材の意図しない角度変位（単位長さあたり）であり、Eurocodeでkとして指定されています。その単位はラジアン/長さです。Eurocodeは内部PC鋼材の意図しない角度変位の単位長さあたりの限界値を示しています。
wobble係数はK = µ*γ/Lで定義されます。これは単位長さあたりで定義されています。Midas Civilではwobble係数の値をwobble摩擦係数として指定します。したがって、Eurocodeで示されたkの値をプログラムに入力するためには、その値にµを掛け算して入力する必要があります。
引張強度
引張強度
降伏強度
降伏強度
外部ケーブルのモーメント拡大
外部ケーブルの有効プレストレスの増加量を入力します。この入力された応力増加量は、破壊抵抗モーメントの計算に使用され、PC設計に適用されます。
定着部でのセット量
定着部でのスリップ量を入力します。
始点 : 開始部のスリップ量
終点：終了部のスリップ量
充填タイプ
充填 : グラウトされた後に、PC鋼材を考慮した換算断面で断面特性値を計算します。 解析を行った後に出力される*.out ファイルには、施工段階別の断面特性が出力されます。 グラウト後の断面特性の変化を確認することができます。
非充填 : 緊張後もシースの断面を除いたコンクリートの純断面で断面特性値を計算します。
修正
PC鋼材の材料と断面ダイアログボックスのリストからPC鋼材を選択し、をクリックして関連データを変更します。
削除
PC鋼材の材料と断面ダイアログボックスのリストからPC鋼材を選択し、をクリックして関連データを削除します。