建築材料 PC鋼材・金属材料遮音材料名城大学理工学部建築学科平岩陸 1 鉄鋼の性質常識として知っておくこと弾性係数ポアソン比（N/mm2） 1/3 2.1×105 密度（g/cm3）線膨張係数（/℃） 7.85 1×10-5 2.3 1×10-5 コンクリートでは・・・ 2.1×104 1桁小さい＝柔らかい 1/6 軽い！同じ！ 2 応力鉄鋼の性質：応力－ひずみ曲線引張強度降伏点降伏の踊り場弾性係数弾性域ひずみ硬化域破断ひずみ軟化域ひずみ塑性域 3 鉄鋼の性質：PC鋼材（炭素の多い最硬鋼）応力降伏点が明確でないものもある引張強度破断 0.2％オフセット降伏点便宜上の降伏点除荷したときに・・・ひずみ 0.2％残留ひずみ 4 ＰＣ鋼材の使用先プレストレストコンクリート工法用その考え方上からの荷重に対して・・ PC鋼材を使用プレストレストあらかじめ力を与えておけば、強くなるのでは？ 5 構造の違い引張に弱く、割れてしまうコンクリートのみ鉄筋鉄筋コンクリート造鉄筋によって引張部分を補強ひび割れは入る構造体としてはOK 6 構造の違い PC鋼材プレストレスプレストレストコンクリート造ひび割れも入らないようにできる！特徴・大スパンが取れる＝大空間、橋梁で多く採用される・ひび割れ、たわみの低減が可能・RC造よりも梁せいを小さくできる 7 プレテンションとポストテンション・プレテンション工法プレテンションあらかじめ引張力を与える工法・ポストテンション工法ポストテンションあとで引張力を与える工法 8 プレテンション工法プレあらかじめテンション引張力を与える・工場施工向き 9 ポストテンション工法ポストあとでテンション引張力を与える・現場施工 10 どうしてＰＣ鋼材を使うのか？・通常の鋼材より2～4倍引張強度が高い・リラクセーション値が規定されている PC鋼材と異形棒鋼の比較降伏点引張強度（N/mm2）（N/mm2）伸び（％）リラクセーション値（％） - SD 295 295以上 440以上 16以上 SBPR 785以上 1030以上 5以上 4.0以下 785/1030 11 ＰＣ鋼材・PC鋼線・PCより線（ストランド）・PC棒鋼 SBPR785/1030 引張強さ(N/mm2) 見かけの降伏値(N/mm2) Round SWPR7 Pre-stress Bar 鋼線の数 Wire Steel 12 PC鋼材による応力の導入の問題点こうやってプレストレスを与えるわけですが・・・しばらくすると・・・ストレスが減ってしまうその理由は？・コンクリートのクリープ・PC鋼材のリラクセーション 13 リラクセーション一定のひずみを与えた場合に、時間とともに荷重が減少する現象 →プレストレスが減少する PC鋼材の品質にリラクセーション値の規定がある：1000時間後の荷重減退量の割合 4％以下 14 リラクセーションとクリープ長時間経つと・・・？輪ゴムを広げてひっかける＝輪ゴムが一定の変形を長時間保つ＝輪ゴムに一定の力が長時間働く 15 リラクセーションとクリープ長時間経つと・・・？＞もとの大きさより大きくなっている＝クリープ：ひずみの増大締め付ける力はもとよりも小さくなっている＝リラクセーション：応力の緩和 16 定着具のいろいろ応力を導入するときに端部の定着方法が重要 17 鉄鋼 Fe:鉄（iron）？目的にあった強度、靭性の材質にするために、純鉄に微量な添加物を加える鉄鋼(steel)は、鉄に炭素(C)を加えたものこの量で性質が変わる構造材料：鉄筋、鉄骨炭素以外の物を加えると？ 18 ステンレス鋼語源は Stain + less Steel 錆びにくい鋼屋根材鉄鋼にニッケル(Ni)やクロム(Cr)などを加えたもの →高い耐食性、耐候性よく使われるのは SUS304：18％Cr+8％Niを加えたもの通称18-8ステンレス SUS430：18％Crを加えたもの 19 耐候性鋼（コールテン鋼）・鉄鋼に銅(Cu)を加えて耐候性を改善したものコールテン鋼とも呼ばれる・表面に酸化皮膜（錆）を生じ、内部へは錆が進展しない外壁・ステンレス鋼よりも安価だが、性能は劣る・塩分によっては腐食する 20 アルミニウム合金アルミニウム(Al)：鉄鋼に対して、密度は1/3、強度は1/2→比強度大純アルミニウムは軟らかいので、通常は他の金属を添加して合金として用いる銅(Cu)、マンガン(Mn)、すず(Si)・・・ジュラルミン：Al+Cuの合金ジュラルミンケース 21 アルミニウム合金アルミカーテンウォールアルミサッシのコンクリート躯体への取りつけ 22 銅・銅合金銅(Cu)：精錬方法が簡単であり古くから使用されてきた黄銅（真鍮）銅＋亜鉛 5円玉銅葺き屋根青銅（ブロンズ）銅＋すず 10円玉洋白（ホワイトブロンズ）銅＋亜鉛＋ニッケル 500円玉ろくしょう緑青＋少し錆び 23 チタン合金 Ti ・比強度が高い・耐食性に優れる・電解着色が可能・加工は難しい・高価チタン屋根（緑青に似せた物） 24 亜鉛・すず・鉛・亜鉛(Zn) ・すず(Sn) 用途：主として合金、めっきトタン板の劣化・鉛(Pb)：密度が大きく軟らかい放射線遮蔽効果がある鉛中毒用途：免震構造物用のダンパー 25 金属の腐食・金属が酸化する腐食 3 例：2Fe + 2 O2 → Fe2O3（酸化鉄）・金属同士が接触してイオン化する腐食 K Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au イオン化傾向大 Fe Al eeee- イオン化傾向の大きいアルミがイオン化＝腐食・大きなひずみ下では応力腐食も生じる 26 金属の防食方法1 ・設計上の対策異種金属、非金属と接触させない表面に水やゴミがたまりにくい設計とする・表面保護めっき：金属による被膜化学処理：表面に酸化被膜などを作るホーロー、モルタルなどによる保護塗料や油による保護ホーローバット 27 めっき・鋼板＋すず(Sn)めっき＝ブリキ・鋼板＋亜鉛(Zn)めっき＝トタン（溶融亜鉛めっき鋼板）波トタン屋根・溶融亜鉛+5％アルミニウム合金によるめっき＝ガルファン鋼板・溶融55％アルミニウム+亜鉛合金によるめっき＝ガルバリウム鋼板ガルバリウム鋼板屋根 28 化学処理アルマイト：アルミニウム合金表面の酸化被膜電解して表面を人工的に酸化させる耐候性鋼の表面錆や各種めっきもこの処理の一種しゅう酸アルマイト鍋耐候性鋼 29 金属の防食方法2 ・環境条件湿度を下げる結露を発生させない腐食を生じさせる有害物質を除去する・電気防食法通電することによりイオン化を防ぐ ee鉄筋のさびも防ぐことができる Fe Al e-e+ e- 30 吸音・遮音材料入射音衝撃音透過音反射音吸音透過音・衝撃音の低減：遮音材料隣室・階下への伝達の低減反射音・吸音の調整：吸音材料音楽施設などの音の残響時間の調整 31 吸音材料吸音機構：入射した音を内部で振動させてエネルギーを減衰させる多孔質・繊維質材料≒断熱材料：ロックウール、グラスウール、ウレタンフォーム板状・膜状材料：合板、石こうボード、ハードボード孔あき板材料：孔あき合板、孔あき石こうボード 32 吸音材料ロックウール化粧吸音板 33 吸音材料吸音石こうボード：天井孔あき合板：壁 34 吸音特性周波数によって吸音できる能力が異なる多孔質・繊維質材料：高音域に効く吸音率周波数板状・膜状材料：低音域に効く吸音率周波数孔あき板材料：効く山がある吸音率周波数 35 遮音材料・質量の重い方が遮音性能は高い：質量則：コンクリート壁、鉛遮音板・組合せで防止することも多い：空気層、剛性材を含む二重構造重く厚い材料材料の組合せ 36 建築材料2 吸音材料に関する次の記述のうち､最も不適当なものはどれか｡１．多孔質材料の吸音率は、一般に、低音より高音のほうが大きい。２． JISによる床衝撃音レベルに関する遮音等級では、その数値が小さいほど遮音性能に優れている。３．板状材料と剛壁の間に空気層を設けた吸音構造は､一般に､低音域の吸音よりも高音域の吸音に効果がある｡４．壁体における音響透過損失の値が大きいほど､遮音性能が優れている｡５．同じ厚さの一重壁であれば、一般に、壁の単位面積当 37 たりの質量が大きいものほど、透過損失が大きい。