学科Ⅳ（構造）
一級建築士 令和2年度 学科Ⅳ（構造） 問11
問題・正答・学習用解説
問題
鉄筋コンクリート構造における付着、継手及び定着に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。選択肢
正答と解説
正答：（1）
正答の考え方
鉄筋は、コンクリートに埋まっているだけでは一体として働けません。鉄筋表面の節が周囲に力を受け渡す「付着」が必要です。ただし節がコンクリートを押すと、外へ割り広げる力も生じます。これに周囲のコンクリートが耐えられず、鉄筋に沿って割れる現象が付着割裂破壊です。柱の角では外側の二方向が表面に近いため、この割裂への注意が特に必要です。
（1）のように角の鉄筋を太くするだけでは、防止策になりません。鉄筋径を、鉄筋の応力度を、力を渡す長さをとすると、鉄筋の力は、付着面積はおよそです。平均的に必要な付着応力度は
となり、同じ応力度・長さなら径が大きいほど増えます。径を2倍にすると力は4倍、周囲の面積は2倍なので、付着への負担は2倍です。
防止には、鉄筋の周囲のコンクリートの厚さ、鉄筋同士の間隔、帯筋による締付け、鉄筋径や配置を組み合わせて検討します。「主筋が太くなって強い」ことと「周りが割れにくい」ことは別です。
各選択肢の解説
選択肢1
（1）角の主筋を太くするという対策は不適切です。主筋は柱の長手方向に通る鉄筋で、柱が曲がったときの引張力などを負担します。太径にすると負担できる力は増えますが、その力を周囲へ伝える際の割り広げる作用も大きくなります。外面に近い隅角部では、薄いコンクリートが外へ剝がれる破壊に注意が必要です。付着割裂を防ぐには、かぶりや間隔、帯筋の拘束を確保するのが基本です。
選択肢2
（2）母材とは継手でつなぐ前の鉄筋本体です。その強度まで力を伝えられる継手を採用するのは適切です。計算上その場所の応力が小さくても、大地震で力の分布が変わることがあり、継手が先に切れると鉄筋本体の能力を使えません。本体と同等の力を伝えられる性能を確保すれば、この弱点を避けられます。実際の設計では継手の種類、性能区分、位置や集中の条件も確認します。
選択肢3
（3）SD295AからSD390へ替えると、同じ径でも設計で見込む鉄筋の強さが大きくなります。鉄筋を引き抜こうとする力を柱のコンクリートへ受け渡す距離が定着長さです。高い強度まで働かせるには大きい力を伝える必要があるため、他の条件が同じなら長くします。径が同じだから埋込み長さも同じ、とはできません。コンクリートの強度やフックの形なども必要長さに影響します。
選択肢4
（4）帯筋は柱の主筋を取り囲む横方向の鉄筋です。端部を135度曲げて柱の中心側へ入れると、外側のコンクリートが損傷しても端部が開きにくく、主筋を囲む働きを保ちやすくなります。独立柱の隅角部でこのフックを用いて定着する記述は適切です。単に角度だけが合えばよいのではなく、曲げの内側寸法や曲げた後の余長なども配筋の規定に従って確保します。
周辺知識
鉄筋の「付着」「定着」「継手」は、力を受け渡す場面が違います。付着は鉄筋と周囲のコンクリートの間、定着は鉄筋端部から部材へ力を渡して引抜けを防ぐ仕組み、継手は一本の鉄筋から次の鉄筋へ力をつなぐ仕組みです。どれか一つが弱ければ、十分な鉄筋量があっても想定した強さを発揮できません。
特に異形鉄筋の節は、荷物を引っ掛ける突起のように働きます。滑りにくくする一方で、周囲を押し開く作用も生むため、コンクリートを外から囲む帯筋が役立ちます。帯筋には付着割裂の抑制のほか、斜めのひび割れに抵抗することや、主筋が圧縮されて横へ曲がるのを抑える役割もあります。
定着長さを考える簡単な式は、力と面積の関係を理解するための平均化したモデルです。実際の付着応力は一様ではなく、角部やフック近くでは力が集中します。設計で定めた長さ、かぶり、鉄筋間隔などをまとめて満たすことが、式の背後にある破壊を防ぐ方法です。