建築学生が学ぶ構造力学

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断面積×圧力=荷重:意味と計算、単位換算の注意点

この記事の要点

断面積と圧力を掛け合わせると荷重(力)が求まる。式で書くとF = P × A(F:力、P:圧力、A:断面積)で、圧力の定義「単位面積あたりの力」を面積全体に展開したものだ。構造計算では地盤反力・水圧・風圧を荷重に変換するとき必ず登場する。

単位の対応を正確に押さえることが重要だ。P=1N/mm²、A=100mm×100mm=10000mm²なら、F=1×10000=10000N=10kNとなる。MPaとkN/m²の換算を誤ると設計荷重が1000倍ずれるので注意が必要だ。

圧力とは、単位面積当たりの力です。

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断面積×圧力を計算すると荷重(力)が算定されます。

圧力とは、単位面積当たりの力です。

よって、圧力=力÷断面積で求めます。

両辺に断面積を掛け算すると「力=圧力×断面積」になりますね。

今回は、断面積×圧力の意味、荷重や力との関係、圧力と断面積(面積)の関係について説明します。

圧力と面積、力の関係は下記が参考になります。

圧力と面積の関係とは?荷重の計算式(圧力=荷重÷面積)とPaの単位

圧力・力・面積の関係とは?計算式P=F/Aと単位換算・建築荷重計算への応用

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断面積×圧力とは?

断面積×圧力を計算すると荷重(力)が算定されます。圧力とは単位面積当たりの力(荷重)です。よって


・圧力=力÷断面積


で求めます。上記について、両辺に断面積を掛け算すると


・力=圧力×断面積


です。圧力と面積の詳細は下記もご覧ください。

圧力と面積の関係とは?荷重の計算式(圧力=荷重÷面積)とPaの単位

圧力と断面積(面積)、荷重や力との関係は?

圧力と断面積(面積)、荷重や力との関係は下記の通りです。


・荷重(力)=圧力×断面積(面積)

・圧力=荷重(力)÷断面積(面積)

・断面積(面積)=荷重(力)÷圧力


上記の関係は、圧力、面積、荷重の単位を理解すれば簡単です。圧力の単位はN/㎡、荷重の単位はN、面積の単位を㎡とします。よって


・1N=1N/㎡×1㎡

・1N/㎡=1N÷1㎡

・1㎡=1N÷1N/㎡


の関係ですね。圧力と力の関係は下記も参考になります。

圧力・力・面積の関係とは?計算式P=F/Aと単位換算・建築荷重計算への応用

混同しやすい用語

圧力

単位面積当たりの力(荷重)を表し、単位はN/㎡(パスカル)。

面積で割った値なので、断面積×圧力を計算することで力(荷重)に戻せます。

荷重(力)

物体に作用する力そのものを表し、単位はN(ニュートン)。

圧力と異なり面積を含まず、「力=圧力×断面積」の関係で求めます。

断面積(面積)

部材の断面の大きさを表し、単位はm㎡やc㎡。

圧力と掛け合わせることで荷重を算出しますが、床面積などの建築面積とは用途が異なります。

項目内容備考 基本関係式力(N)=圧力(N/m2)×断面積(m2)圧力=力÷面積 圧力の単位N/m2(Pa)、kN/m2(kPa)SI単位系を使用 工学単位との換算1 kgf ≒ 9.8 N構造計算書でよく出現

まとめ

今回は、断面積×圧力について説明しました。

断面積×圧力を計算すると力(荷重)が得られます。

圧力は単位面積当たりの力です。

つまり、力を断面積(面積)で割り算すれば、圧力の値になりますね。

圧力と面積の関係、圧力から力の変換方法など下記も勉強しましょう。

圧力と面積の関係とは?荷重の計算式(圧力=荷重÷面積)とPaの単位

圧力・力・面積の関係とは?計算式P=F/Aと単位換算・建築荷重計算への応用

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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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