この記事の要点
圧縮強度は、材料が圧縮力を受けたときに耐えられる最大応力のことです。計算式は σ = P / A(P:最大圧縮荷重、A:断面積)で、単位は通常 N/mm² を使います。
コンクリートの場合、標準円柱供試体(φ100×200mm)を用いた試験値が設計基準強度Fcの根拠になります。実務では試験値が指定Fcを下回っていないかを確認しますが、養生条件や打設管理の違いで試験値がばらつくこともあるので、統計的な判断も必要です。
円柱の圧縮強度の計算ツールも紹介しています。
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圧縮強度の計算式は
です。
最大圧縮荷重とは、試験体に圧縮荷重を作用させて試験体が破壊した瞬間の荷重です。
下図をみてください。
円柱の試験体に圧縮荷重Fを徐々に増加させながら加えます。
このとき、荷重を加えると変位が生じ、荷重を増やすほど変位δは大きくなります。
ところが、荷重の大きさに耐えられず試験体が破壊すると、荷重は減少し変位だけが大きくなります。
コンクリートの圧縮強度試験では円柱の試験体を用います。円柱の試験体の断面積は「πr^2(または、πD^2/4)」です(※rは円の半径、Dは円の直径)。最大圧縮荷重の記号をF、圧縮強度をσmaxとすれば、圧縮強度の計算式を記号で表すと
です。
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
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圧縮強度の単位はN/mm2を使うことが多いです。N/mm2は1平方ミリメートル当りの力のを表す単位です。
前述した円柱の圧縮強度の計算ツールを下記に示します。計算式は「σ=F/(πd^2/4)」です。最大圧縮荷重F、円の直径dを入力すれば、圧縮強度が算定されます。
圧縮強度計算ツール
結果:
混同しやすい用語
圧縮強度の計算式と設計基準強度(Fc)
試験で測定する圧縮強度はfc=P/A(P:最大荷重、A:断面積)で求めます。
設計基準強度Fcは設計で用いる規定値であり、試験値とは区別します。
圧縮強度と座屈耐力
RCの柱は圧縮強度(Fc)が耐力を決める場合が多いですが、鋼材の細長い柱では座屈耐力が支配的になります。
材料と部材形状で判断が変わります。
N/mm2(MPa)とN/m2(Pa)
圧縮強度はN/mm2(=MPa)で表しますが、圧力・荷重はN/m2(Pa)で表すことがあります。
単位の桁が10の6乗異なるので混同に注意が必要です。
圧縮強度の計算式を整理した表を示します。
| 項目 | 内容 | 備考 |
|---|---|---|
| 基本計算式 | 圧縮強度=最大圧縮荷重÷断面積 | σmax=F/(πD2/4) |
| 最大圧縮荷重F | 試験体が破壊した瞬間の荷重 | 単位:N |
| 断面積A(円柱) | πr2(またはπD2/4) | r:半径、D:直径 |
今回は圧縮強度の計算式について説明しました。圧縮強度の計算式は
です。最大圧縮荷重とは、試験体に圧縮荷重を作用させて試験体が破壊した瞬間の荷重です。円柱の圧縮強度の計算式は下記の通りです。最大圧縮荷重の記号をF、圧縮強度をσmax、
Dは円の直径とすれば
です。
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