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圧縮強度の基礎知識、コンクリートの圧縮強度とは?

圧縮強度とは、圧縮荷重に対する平米あたりの耐力です。今回は、圧縮強度の基礎知識について説明し、コンクリートや金属の圧縮強度、単位なども紹介します。

圧縮強度とは?

圧縮強度は、圧縮荷重に対する1平米あたりの耐力です。よって、圧縮強度の単位は

などで表記します。建築では、前者の「N/mu」が一般的です。


下図をみてください。長方形の試験体に10kNの圧縮荷重を加えています。長方形の断面積Aは100muです。

圧縮強度の試験

この試験体に作用する圧縮応力度は、

です。試験体の圧縮強度が100以上であれば、試験体は壊れません。逆に、圧縮応力度が圧縮強度を超えるなら、試験体は壊れるでしょう。


圧縮強度は、材料固有の値でコンクリートと鋼では値が違いますし、コンクリートの圧縮強度は配合により高めることが可能です。


建築材料は、長期許容応力度、短期許容応力度、材料強度、F値など材料の強度に対して、様々な定義があります。


では圧縮強度は何か、これは圧縮時の材料強度と考えて差し支えないでしょう。

鋼の圧縮強度

鋼は一般的に下記の圧縮強度です。

材質により、圧縮強度が変わります。

コンクリートの圧縮強度

コンクリートの圧縮強度は、建築ではFcといいます。Fcは設計基準強度です。※下記の記事が参考になります。

設計基準強度と品質基準強度の違いと、5分で分かるそれぞれの意味

Fcはコンクリートの配合(セメント量、単位水量など)により異なります。最近では100N/muを超える超高強度コンクリートもあり、鋼に迫る勢いです。一般的に用いられるコンクリートの圧縮強度は下記です。

これ以上になると高強度コンクリートの部類です。高強度コンクリートについては下記の記事が参考になります。

コンクリートの種類は?よくわかる7種類のコンクリートの特徴

圧縮強度と引張強度の関係

材料としての圧縮強度は、引張強度と同じ値です。


しかし圧縮荷重時は、材料の圧縮強度よりも、座屈により強度が決定するので、その影響を考慮します。座屈については下記の記事が参考になります。

オイラー座屈とは?座屈荷重の計算式と導出方法

座屈とは?座屈荷重の基礎知識と、座屈の種類


特に鋼は部材が細いので座屈の影響を考えます。RCは部材が大きいので座屈で耐力は決まりません。Fcの値が重要になります。

まとめ

今回は圧縮強度について説明しました。圧縮強度の意味や、各材料の圧縮強度について理解を深めましょう。以上、今回の記事が参考になれば幸いです。

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構造的なピロティと、意匠的(デザイン)なピロティは違う

実は「ピロティ」は、2通りの意味があります。見た目はピロティだけど耐震的(構造的)にはピロティではない場合です。


では構造的なピロティとは何でしょうか。構造的なピロティは、


耐力壁、袖壁、腰壁、垂れ壁、方立壁などの量が上階と比較して急激に少なくなっていること


です。また、そのような階をピロティ階と言います。それぞれ図解します。

構造的なピロティ

下図をみてください。2階は耐力壁が配置してあります。1階は駐車場で柱だけです。これは意匠的にも、構造的にもピロティです。前述したように、1階に比べて上階の壁量が急激に多いからです。

構造的なピロティ


上階に地震力を集める壁やブレースがあると、より揺れやすくなります。また1階は柱しか無いので、その弱い部分が壊れやすくなります。

意匠的なピロティ

下図をみてください。冒頭で説明したピロティと一見同じです。しかし、2階の壁はスリットを切っています。※スリットについては下記の記事が参考になります。

耐震スリットってなに?耐震スリットの意味と目的、構造スリットとの違い

意匠的なピロティ


スリットを切ると、壁は地震力を負担しなくなります。耐力壁でなくなるので、1階と2階は柱と梁で地震力に耐えます。簡単に言えば、1階と2階で地震力に耐えるバランスが同じです。


これは意匠的にピロティですが、構造的にピロティではありません。1階に壁が無い建物でも、スリットを切っているならピロティによる耐震性の問題も該当しません。それらの情報は、不動産屋さんい聞いても詳しく教えてくれない(そもそも知らない)こともあります。


構造的にピロティかどうか、気になって不安な方は、不動産屋経由で設計者へ聞くこと、あるいは建築士会などに問い合わせすると良いでしょう。

まとめ

今回はピロティ形式について説明しました。ピロティの意味が2通りあることは、案外知らない人も多いです。一見、ピロティに見えてもスリットを切っているから耐震性に問題ない場合も多いです。見た目だけで、一概に判断しないよう注意したいですね。

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