圧縮強度とは？コンクリート・鋼の強度・単位（N/mm²）・引張強度との違い

この記事の要点

圧縮強度とは、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「N/m㎡、ｋN／㎡」などで表記します。

この記事では、圧縮強度とは何か、引張強度とどう違うのかを整理します。

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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。

圧縮強度を調べる試験を、圧縮強度試験といいます。圧縮強度試験の意味は、下記が参考になります。

圧縮強度試験とは？供試体・基準・計算方法と一軸圧縮試験（地盤）との違い

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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

N/m㎡、ｋN／㎡

などで表記します。建築では、前者の「N／ｍ㎡」が一般的です。詳細は下記も参考にしてください。

圧縮強度の単位とは？N/mm²・MPa・kgf/cm²の換算と意味（コンクリート・鋼材一覧）

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100ｍ㎡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、

σ＝10*1000/100＝100　N／ｍ㎡

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。

・325（490級鋼）
・235（400級鋼）

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/ｍ㎡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。

Fc18～Fc33

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が参考になります。

コンクリートの種類7選｜普通・軽量・高強度など用途別の特性をわかりやすく解説

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。座屈は下記が参考になります。

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？意味・座屈荷重・座屈長さ・種類をわかりやすく解説

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。

混同しやすい用語

圧縮強度と引張強度

圧縮強度は圧縮荷重に対する耐力、引張強度は引張荷重に対する耐力です。

コンクリートは圧縮強度が高く引張強度は小さいという特性があります。

圧縮強度（fc）と設計基準強度（Fc）

設計基準強度Fcは構造計算で用いる規定値で、試験で測定される圧縮強度fcとは異なります。

実際の強度はFc以上であることが必要です。

圧縮強度と座屈

鋼材は細長い部材で座屈（圧縮による急な変形崩壊）が支配的になります。

RCは部材が大きいため座屈より圧縮強度（Fc）が重要です。

圧縮強度を整理した表を示します。

項目	内容	備考
鋼の圧縮強度	235〜325 N/mm2	400級鋼235、490級鋼325
コンクリートの圧縮強度（Fc）	Fc18〜Fc33（一般的）	配合により高強度化が可能
圧縮強度の単位	N/mm2（N/m㎡）	旧単位はkgf/cm2（工学単位系）