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材料の伸びとは？計算式・絞りとの違いと建築鋼材の延性確保基準

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伸びとは、材料に引張力を加えたときの、材料の変形量をいいます。また、材料の伸びと、材料の元の長さの比率をひずみといいます。今回は、材料の伸びの意味、定義、計算、必要性、絞りとの関係について説明します。ひずみについては、下記が参考になります。

ひずみ・ひずみ度とは？意味・公式（ΔL/L）・単位・応力との関係を解説

また、材料の伸びは、鋼材の応力ひずみ曲線で上手に説明できます。下記も参考になります。

応力ひずみ線図とは？ヤング率との関係・見方と材料別の特徴（鋼材・コンクリート・脆性材料）

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材料の伸びとは？

伸びとは、材料に引張力を加えたときの変形量です。下図をみてください。鋼材を引っ張ると、元の長さに比べて少し伸びます。

元の長さをＬ、伸びた変形量をΔＬとするとき、ΔＬを「伸び」といいます。また、ΔＬとＬの比率は、ひずみです。ひずみは、下記が参考になります。

ひずみ・ひずみ度とは？意味・公式（ΔL/L）・単位・応力との関係を解説

伸びの定義と計算

伸びの定義は、引張力を加えたときの変形量です。伸びは、引張試験で実験的に求めることができます。また、計算で確認可能です。鋼材は、降伏するまでは力と変形が比例関係にあります。

これをフックの法則といい、下式で表します。

Ｐ＝ｋδ

Ｐは引張力、ｋは剛性、δ伸びです。※フックの法則は下記が参考になります。

フックの法則とは？σ=Eε公式・単位とヤング率・応力の関係

よって、伸びは

δ＝Ｐ／ｋ

で計算できますね。また、応力とひずみの関係、ひずみなどの式を組み合わせると、伸びは下式で計算できます。

δ＝ＰＬ／ＥＡ

Ｐは引張力、Ｌは元の部材長さ、Ｅはヤング係数、Ａは断面積です。上式の導出は、下記の記事で説明しています。

剛性とは？変形しにくさの意味・強度との違い・計算式・単位を解説

伸びの必要性

鋼材はよく伸びる材料です。荷重を加えて破断するまで、よく伸びます。「よく伸びる」ときくと、欠点のように思いますが、実は利点です。

よく伸びる材料は、地震力などを効果的に吸収できるからです。伸びのある材料を、「延性」とか「靱性」のある材料といいます。詳細は下記が参考になります。

延性とは？靭性・脆性との違いと延性破壊・DS値（構造特性係数）への影響

靱性（じんせい）とは？意味・靭性のある材料と建物の耐震性・脆性との違い

逆に、伸びが少なくてすぐに破断する材料を、脆性材料といいます。下記が参考になります。

脆性破壊ってなに？1分でわかる意味と、脆性破壊の種類

建築物は、震度6強などを想定して設計されます。この大地震時に、地震力を効果的に吸収できる延性材料（靱性材料）を使います。

伸びと絞りの関係

伸びと似た用語に、絞りがあります。建築では、鋼材の板厚方向の延性を示す用語です。例えば、SN400CやSN490Cなど「Ｃ」のつく材料は、絞り値が規定されます。絞り値については下記が参考になります。

板厚方向とは？1分でわかる意味、絞り値、ラメラテア、引張力との関係

材料の伸びを整理した表を示します。

項目	延性材料	脆性材料
伸び	大きい（よく伸びる）	小さい（すぐ破断）
地震への対応	エネルギーを効果的に吸収	吸収能力が低い
代表材料	鋼材	コンクリート・鋳鉄

まとめ

今回は、伸びについて説明しました。

意味が理解頂けたと思います。

伸びの定義、計算法を理解してくださいね。

また、伸びのある材料は、延性のある材料です。

それが利点だと覚えてください。

建築で使う構造材料は、ほとんどが延性材料です。

下記も併せて学習しましょう。

剛性とは？変形しにくさの意味・強度との違い・計算式・単位を解説

延性とは？靭性・脆性との違いと延性破壊・DS値（構造特性係数）への影響

靱性（じんせい）とは？意味・靭性のある材料と建物の耐震性・脆性との違い

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プロフィール

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• 略歴▼
• 名前　ハナダユキヒロ/ミツメラボ代表.
• 2010年　弊サイトを開設
• 2010～2017年　国立大学大学院修了
• 2017年12月に当HPが書籍化。
• 「わかる構造力学」
• 2022年4月に「わかる構造力学」の改訂版出版。
• 「わかる構造力学(改訂版)」


• 10数年以上、建築の学問、研究、構造設計の実務に携わった経験を元に、未経験の方、建築関係の学生、社会人の方に向けて


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