複合材料とは？1分でわかる意味、定義、frp、鉄筋コンクリートとの関係

この記事の要点

複合材料とは、性質が異なる材料を組み合わせたものです。

建築で主に使う複合材料に、鉄筋コンクリートがあります。

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複合材料とは、性質が異なる材料を組み合わせたものです。建築で主に使う複合材料に、鉄筋コンクリートがあります。なお、航空機で使う複合材料に、繊維強化プラスチックがあります。今回は複合材料の意味、定義、frp、鉄筋コンクリートとの関係について説明します。繊維強化プラスチック、鉄筋コンクリートの意味は、下記が参考になります。

鉄筋コンクリート柱とは？1分でわかる意味、太さ、スパン、特徴

frpとは？1分でわかる意味、特徴、建築での使い方、現状

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複合材料とは？

複合材料とは、性質の異なる材料を組み合わせたものです。建築物に使われる複合材料として、鉄筋コンクリートがあります。鉄筋コンクリートの意味は、下記が参考になります。

鉄筋コンクリート柱とは？1分でわかる意味、太さ、スパン、特徴

複合材料は、異なる性質の材料を組み合わせることで、互いの短所を補うことが可能です。

例えば、鉄筋コンクリートは、鉄筋とコンクリートを組み合わせています。鉄筋は、引張力に強いですが圧縮力に弱いです。一方、コンクリートは圧縮力に強く、引張力に弱いです。

両者を組みわせることで、「圧縮に弱い、引張に弱い」という弱点を補うことができます。詳細は、下記も参考になります。

鉄筋コンクリート柱とは？1分でわかる意味、太さ、スパン、特徴

一方で、複合材料は個々の材料に比べて、力学特性が複雑という欠点があります。複合材料の応力ひずみ関係など、下記が参考になります。

異種材料を組み合わせた応力ひずみ関係

複合材料の読み方

複合材料は、「ふくごうざいりょう」と読みます。関係用語の読み方を、下記に示します。

鉄筋コンクリート　⇒　てっきんこんくりーと

繊維強化プラスチック　⇒　せんいきょうかぷらすちっく

鉄筋コンクリート、繊維強化プラスチックの意味は、下記が参考になります。

鉄筋コンクリート柱とは？1分でわかる意味、太さ、スパン、特徴

frpとは？1分でわかる意味、特徴、建築での使い方、現状

複合材料とfrp

Frpは、複合材料の中でも新しい材料です。日本語で、繊維強化プラスチックといいます。プラスチックを、ガラス繊維または炭素繊維で強化しています。引張強度が、鋼以上で密度は1/4程度です。よって、鋼よりも「軽くて強い」材料といえます。その特性から、航空機の機体などに利用される材料です。

繊維強化プラスチックは、下記も参考になります。

frpとは？1分でわかる意味、特徴、建築での使い方、現状

複合材料と鉄筋コンクリート

鉄筋コンクリートは、建築物の構造部材として一般的に使います。鋼材に比べると力学特性が複雑ですが、構造計算方法も体系化されています。例えば、鉄筋コンクリート部材の断面二次モーメントの求め方は、下記が参考になります。

RC梁の鉄筋を考慮した断面二次モーメントの算定方法について

混同しやすい用語

複合材料（ふくごうざいりょう）

異なる性質の材料を組み合わせて、互いの弱点を補い合うように作られた材料です。鉄筋コンクリートが代表例で、コンクリートの引張弱点を鉄筋が補います。

合成部材（ごうせいぶざい）

異なる材料を構造的に一体化させた部材のことで、鉄骨とコンクリートを組み合わせた合成梁などが代表例です。複合材料と似た概念ですが、合成部材は力学的な一体挙動を前提とします。

FRP（繊維強化プラスチック）

ガラス繊維や炭素繊維などをプラスチック材料に埋め込んだ複合材料です。金属材料より軽量で高強度ですが、延性が低く脆性的な破壊が生じる点がコンクリートや鋼材とは異なります。

試験での問われ方｜管理人の一言

複合材料に関する問題は建築士試験の構造分野で出題されます。定義と計算の両面から理解しておきましょう。

試験ではコンクリートの設計基準強度Fc・調合管理強度・品質基準強度の区別と適用が問われます。

「設計基準強度≦品質基準強度≦調合管理強度」の大小関係を理解しましょう。

複合材料を整理した表を示します。

項目	内容	備考
鉄筋コンクリート	鉄筋（引張強）とコンクリート（圧縮強）の組合せ	建築で最も一般的
FRP	繊維強化プラスチック。鋼以上の引張強度	密度は鋼の約1/4
複合材料の特徴	互いの弱点を補うが力学特性は複雑	設計時に要注意