鉄筋は、丸鋼と異形鉄筋(異形棒鋼)に区分されています。
JISで規定されている材料は、丸鋼で2種類、異形棒鋼で5種類あります。それぞれで材料としての強さや表面に見られる特徴などが異なり、用途に合わせて使い分けられています。一般的なのは異形棒鋼ですが、どちらも鉄筋コンクリートの補強用材料以外で用いられることがあります。つまり、鉄筋材料は、あらゆる建築物や建造物で役立っていると言えます。
①丸鋼
丸鋼とは、表面にリブや節と呼ばれるデコボコした突起がないタイプの鉄筋です。丸鋼の鉄筋の径はz9~z200の規定がされており、材料記号はSRから始まります。SはSteel(鋼:スチール)、RはRound(丸鋼:ラウンド)を意味しています。SRから始まる材料(丸鋼のタイプ)は2種類あり、用途に適したものが用いられます。しかしながら、一般的には異形棒鋼の方が主流で、丸鋼自体を見ることは比較的珍しくなっています。
②異形鉄筋
異形鉄筋(異形棒鋼)は、表面にデコボコが付いたコンクリート補強用の鉄筋材料です。このデコボコにより、丸鋼よりもコンクリートとの密着力や定着力が向上しています。デコボコは「リブ」や「節」とも呼ばれますが、「リブ」は軸方向に連なってつけられたもの、「節」は軸方向以外に付けられたものを指します。異形鉄筋の材料記号はSDで、Sは丸鋼の項目で前述した通りSteel(鋼)ですが、DはDe-formed(異形棒鋼)を示しています。材料の名称は、呼び名としてD10などと呼ばれることもあります。鉄筋の径の区分はD4~D51と規定されており、材料は全部で5種類あります。
① 物理的性質
物理的性質は「密度」「熱膨張係数」「弾性係数」の3つで示される指標です。鉄筋の密度は一般的に7.85g/c㎡とされており、コンクリートの約3倍です。熱膨張係数は10×10-6で表現され、これはコンクリートと同等の数値です。弾性係数とは鉄筋の硬さを表すもので、2000kN/m㎡でほぼ一定とされています。
② 機械的性質
機械的性質は引張強度や伸び率、曲げ角度、曲げ性内側半径、降伏点などで示されます。
引張強度は、鉄筋が耐えられる最大荷重のことです。降伏点は塑性変形しないぎりぎりの数値を指します。降伏点を越えても力を加えると、鉄筋が断裂してしまいます。そのため、一般的に引張強度は降伏点より下の数値に設定しましょう。
鉄筋はなんといっても、引張力に強いです。細い鉄筋で自動車を宙づりにできるほどです。コンクリートは引張力に弱いため、コンクリートと一緒に使うことで弱点を補ってくれるだけでなく、さらに、鉄の温度膨張係数がコンクリートと似ていること、コンクリートのアルカリ性が鉄筋の酸化を防いでくれることから、相性は抜群で、土木構造物の多くが「鉄筋コンクリート」で造られています。
鉄筋は金属ですから、「靭性」があります。靭性とは“材料の粘り強さ”のことで、荷重に対して、すぐにブチっと切れてしまうのではなく、グニューっと伸びてなかなか切れないような性質です。構造設計者は「靭性」を重視します。構造物がいきなり壊れてしまっては、大惨事になってしまいますから、荷重に対して変状が出るのは仕方ありませんが、変状を確認しつつも、対策を施すだけの猶予を与えてくれる構造物が求められるのです。
設計の際には、設計条件から、構造物の寸法と鉄筋の種類と径などの必要量が求められます。その必要量が正しい計算結果なのか、必要量を満たしているかの確認は重要なものです。
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