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圧縮力とは?意味・単位・座屈破壊・筋交い

この記事の要点

圧縮力とは、物を押す方向の力です。

物を引っ張る方向の力を引張力といいます。

この記事では、圧縮力とは何かを整理します。

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圧縮力とは、物を押す方向の力です。

物を引っ張る方向の力を引張力といいます。

圧縮力が作用する部材には、圧縮応力が生じます。

今回は圧縮力の意味、単位、破壊、筋交いとの関係について説明します。

圧縮、引張の意味、圧縮応力の意味は、下記が参考になります。

引張力と圧縮力の違いとは?符号・強度・記号(σt・σc)を解説

圧縮応力とは?意味・求め方・記号σc・軸方向圧縮応力度との違いを解説

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圧縮力とは?

圧縮力とは、物を押す方向の力です。下図をみてください。これが圧縮力です。

圧縮力

逆に、物を引っ張る方向の力が引張力です。下図に引張力を示します。

引張力

圧縮力が作用する部材内部には、圧縮応力が生じます。圧縮力は「外力」、圧縮応力は「応力」と考えてください。ただし、圧縮応力を単に「圧縮力」といい、実務でもやや曖昧に使うことが多いです。


圧縮応力の意味は、下記が参考になります。

圧縮応力とは?意味・求め方・記号σc・軸方向圧縮応力度との違いを解説


なお圧縮応力(圧縮力)と引張応力(引張力)を、合わせて軸力といいます。軸力(軸方向応力)の意味は、下記が参考になります。

軸方向力とは?1分でわかる意味、読み方、軸力との違い、求め方、圧縮

圧縮力の単位

圧縮力の単位は、


kNまたはN


を使います。建築物に作用する圧縮力は、比較的大きいためkNを使うことが多いです。なお、kNやNなどの単位をSI単位系といいます。詳細は、下記が参考になります。

SI単位系とは|7つの基本単位と建築で使う組立単位・変換方法を解説

圧縮力による破壊

圧縮力による部材の破壊は、


座屈

圧壊


の2つがあります。特に注意すべきは「座屈」です。座屈が起きると、材料の許容応力度より小さな応力度で壊れます。座屈、圧壊の詳細は、下記が参考になります。

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

圧壊(あっかい)とは?意味・読み方とコンクリート・地盤の圧縮破壊

圧縮力と筋交いの関係

筋交いは、圧縮力を負担しないよう設計します。下図のように、筋交いをタスキ掛けにして、両方向から水平力が作用しても、引張力に対して抵抗できます。

筋交いとタスキ掛け

一方、筋交いを片側に設けると、圧縮力と引張力の両方に抵抗する必要があります。圧縮力に抵抗する場合、座屈の検討が必要です。部材は、引張より圧縮に対する抵抗性が低いので、圧縮力の検討で部材の断面が決定します。


筋交い(ブレース)の詳細は、下記が参考になります。

筋交いとは?1分でわかる役割、効果、寸法、ブレースとの違い

ブレース構造とは?ラーメン構造との違い・種類と地震力の負担メカニズム(設計上の特徴)

混同しやすい用語

圧縮力と引張力

圧縮力は物を押し縮める方向の力、引張力は引き伸ばす方向の力です。

筋交いは主に圧縮力や引張力を受け、軸力として作用します。

座屈と圧壊

座屈は圧縮力を受けた細長い部材が横に急に変形する現象で、圧壊は材料が圧縮強度を超えて押しつぶされる破壊です。

鋼材は座屈、コンクリートは圧壊が問題になります。

筋交いとブレース

筋交いは木造の斜め材、ブレースは鉄骨造の斜め材です。

どちらも圧縮力・引張力を受けて建物の水平剛性を高めます。

試験での問われ方|管理人の一言

試験では圧縮力を受ける部材(柱・圧縮筋交い)の設計で座屈が問題になる点が問われます。細長比が大きいほど座屈しやすく、許容圧縮応力度が低くなります。

「圧縮力は引張力と異なり座屈の検討が必要」という点がポイントです。筋交いの場合、引張筋交いのみ有効とするか、両方向有効とするかで設計方法が変わります。

圧縮力を整理した表を示します。

項目内容備考
圧縮力の単位kN または N建築物ではkNが一般的
圧縮による破壊形式座屈・圧壊鋼材は座屈、コンクリートは圧壊が支配的
筋交いとの関係タスキ掛けで引張力に抵抗片側配置時は座屈検討が必要

まとめ

今回は圧縮力について説明しました。意味が理解頂けたと思います。圧縮力は、物を押す方向の力です。反対の力に引張力があります。圧縮と引張の関係、座屈と圧壊なども勉強しましょう。下記の記事を参考にしてくださいね。

引張力と圧縮力の違いとは?符号・強度・記号(σt・σc)を解説

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

圧壊(あっかい)とは?意味・読み方とコンクリート・地盤の圧縮破壊

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意味を読んで終わりにせず、実際に理解できているかチェックしてみましょう。

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ハナダユキヒロ

この記事を書いた人

ハナダユキヒロミツメラボ

設計事務所に7年勤務。2010年より「建築学生が学ぶ構造力学」を運営(16年以上)。著書「わかる構造力学」「わかる構造力学(改訂版)」(工学社)。

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