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縁応力度とは?記号、正負の意味、計算方法、読み方は?

この記事の要点

縁応力度(ふちおうりょくど)とは、断面の最外縁(中立軸から最も遠い位置)に生じる応力度です。

縁応力度(ふちおうりょくど)とは、断面の最外縁(中立軸から最も遠い位置)に生じる応力度です。下図は部材に曲げモーメントにより断面に生じる応力度です。下図のように断面の縁部では応力度が最大となります。

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縁応力度(ふちおうりょくど)とは、断面の最外縁(中立軸から最も遠い位置)に生じる応力度です。下図は部材に曲げモーメントにより断面に生じる応力度です。下図のように断面の縁部では応力度が最大となります。

縁応力度

部材に曲げモーメントが作用すると、部材は中立軸(伸びも縮みもしない軸)を境に「伸び縮み」します。

断面が伸びる範囲には引張応力度、断面が縮む範囲には圧縮応力度が作用しています。

よって、曲げによる縁応力度には圧縮縁応力度、引張縁応力度の2つが作用します。

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縁応力度の計算方法

縁応力度の計算式を下記に示します。σtは引張縁応力度、σcは圧縮縁応力度、Mは曲げモーメント、Iは断面二次モーメント、y1、y2は中立軸から縁部までの距離です。

縁応力度の計算式

なお、建築の構造力学の分野では引張を正、圧縮を負の値と定義しますので、上式の通り、圧縮縁応力度にはマイナスの符号がつきます。

縁応力度の読み方は?

縁応力度は「ふちおうりょくど」と読みます。関係用語の読み方を下記に示します。

混同しやすい用語

縁応力度(ふちおうりょくど)

断面の最外縁(中立軸から最も遠い位置)に生じる応力度のことです。

曲げを受ける部材では縁部の応力度が最大となるため、引張縁・圧縮縁の両方を確認する必要があります。

中立軸(ちゅうりつじく)

曲げ応力度がゼロとなる断面内の位置のことです。

中立軸より引張側が引張縁、圧縮側が圧縮縁となり、縁応力度は中立軸からの距離(縁距離)が大きいほど大きくなります。

断面係数(Z)

断面の曲げに対する抵抗力を表す量で、断面二次モーメントを縁距離で割った値です。

縁応力度はモーメントを断面係数で割って求めます(σ=M/Z)。

断面二次モーメントと混同しやすい用語です。

縁応力度を整理した表を示します。

項目内容備考
縁応力度の定義断面最外縁(中立軸から最遠位置)の応力度σ=M/Z で計算
引張縁応力度断面が伸びる縁部に生じる応力度(正値)ひっぱりふちおうりょくど
圧縮縁応力度断面が縮む縁部に生じる応力度(負値)あっしゅくふちおうりょくど

まとめ

今回は縁応力度について説明しました。縁応力度(ふちおうりょくど)とは、断面の最外縁(中立軸から最も遠い位置)に生じる応力度です。下図のように断面の縁部では応力度が最大となります。

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理解度チェック

Q.

縁応力度とは何で、どう読みますか?

答えを見る

縁応力度(ふちおうりょくど)は断面の最外縁(中立軸から最も遠い位置)に生じる応力度です。曲げモーメントが作用すると部材は中立軸を境に伸び縮みし、断面の縁部で応力度が最大になります。伸びる範囲に引張縁応力度、縮む範囲に圧縮縁応力度が作用します。

Q.

縁応力度の計算式と符号は?

答えを見る

縁応力度はσ=M/Z(M曲げモーメント、Z断面係数=断面二次モーメント÷縁距離)で求めます。詳しくはσt=My1/I(引張)、σc=−My2/I(圧縮)で、y1・y2は中立軸から縁部までの距離です。建築の構造力学では引張を正・圧縮を負とするので、圧縮縁応力度にマイナス符号がつきます。

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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