剛性が高いとは？剛性を上げる構造、剛性と靭性の違いは？

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剛性が高いとは「変形しにくい」ことを意味します。剛性とは部材の「かたさ」です。剛性が大きいほど、その部材は「よりかたい」ことを意味しており、かたいモノは曲げたり、引っ張るのが難しいように、すなわち「変形しにくい」のです。下図に、剛性が高い場合と低い場合の部材の変形するイメージを示します。

剛性が高い

なお、剛性が高いことを「剛性が大きい」、剛性が低いことを「剛性が小さい」とも言います。

剛性が高いことは「断面二次モーメントの大きさ」から判断します。断面二次モーメントが大きければ剛性は高く、断面二次モーメントが小さければ剛性も低いです。

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記事を書いた人

ハナダユキヒロ／建築学生が学ぶ「構造力学」

難解な構造力学、建築構造の用語を分かりやすく解説する専門家。高等専門学校在学中から建築学生が学ぶ「構造力学」を運営。その後、国立大学大学院⇒組織設計事務所⇒弊サイト運営に従事している。

著書：「わかる構造力学/工学社」、「わかる構造力学改訂版/工学社」

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剛性を上げる構造は？

よって、剛性を上げるためには「断面二次モーメントを大きくする工夫」が求められます。断面二次モーメントを大きくする場合、「断面のせい（高さ）を大きく」します。

剛性を上げる構造

また、単純に断面の高さを大きくするだけでなく、断面の高さを大きくした上で、断面の中央部をくり抜いて「軽量化」をはかることで「高剛性かつ軽量」な断面を実現できます。

剛性を上げる構造2

剛性と靭性の違いは？

剛性は部材のかたさ、靭性は「粘り強さ」のことです。粘り強さを構造力学的に言い換えるなら「よく変形すること、変形しても簡単に壊れないこと」です。地面に生えている草、柳は風に吹かれてよく変形しても、簡単に千切れることなく、風が止めば元の状態に戻ります。このように外力に対して変形しても簡単に壊れないこと、言い換えれば、「よく変形すること」が靭性です。

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まとめ

今回は、剛性が高い意味について説明しました。剛性が高いとは「変形しにくい」ことを意味します。剛性とは部材の「かたさ」です。剛性が大きいほど、その部材は「よりかたい」ことを意味しており、かたいモノは曲げたり、引っ張るのが難しいように、すなわち「変形しにくい」のです。剛性の意味、剛性と強さの違いなど下記も勉強しましょう。

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