この記事の要点
単位荷重とは、1m²あたりや1mあたりに作用する荷重の大きさです。たとえば床の積載荷重を「1,800N/m²(=1.8kN/m²)」と表すのが単位荷重の使い方です。
荷重の単位はSI単位系でN(ニュートン)・kN・kN/m²が主流です。1kN=1,000N、1kN/m²=1,000N/m²です。構造計算書では「N(ニュートン)をkNに換算する」場面が頻繁にあります。
荷重の種類は集中荷重や分布荷重など様々なので、単位も色々あります。
この記事では、荷重の単位とは何か、どのような種類があるのか、ニュートンとどう換算するのかを整理します。
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荷重の単位は、荷重の大きさを表すものです。荷重の種類は集中荷重や分布荷重など様々なので、単位も色々あります。今回は、荷重の単位と種類、換算法、ニュートンやnの関係について説明します。※荷重については下記が参考になります。
荷重(かじゅう)とは?意味・読み方・種類(静荷重・動荷重)を解説
荷重と重量の違いは?1分でわかる違い、質量、重力加速度の関係
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荷重の単位とは、荷重の大きさを表すものです。現在はSI単位系が主流です。
SI単位系で1Nは、質量(kg)と重力加速度(m / s2)を乗じた単位です。また工学単位系は、質量(kg)に重力(f)を乗じた単位です。
また工学単位系は、質量に「重やf」を乗じた単位なので、数値として質量と同じです。
※SI単位系と工学単位系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
下記の荷重(A,B)を読んでください。数字自体は同じでも、単位が違いので、その大きさは全く違います。設計の実務では、AとBを比較するとき、「単位をそろえる」ことが重要です。
AをkNの単位に換算すると、「1.0kN」です。よって、Bより1/100も小さいことがわかります。
元の単位を、別の単位に変えることを「換算」といいます。現在、荷重の単位はSI単位系が主流です。しかし工学単位系や、質量に変えることも多いです。換算の方法は、必ず覚えましょう(後述しました)。
※SI単位系について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
代表的な荷重の単位を下記に示します。
上記の単位は相互に換算できるよう勉強してくださいね。下記も参考になります。
kN(キロニュートン)をkgに換算する方法|1kN≒102kg・kgfとの関係も解説
1ニュートンは、
です。
詳しく説明します。
1Nは1 Kg×m / s2でした。重力加速度は9.81m/s2なので、質量Aと9.81をかけた値が1.0Nになる必要があります。
です。Aは質量なので、これを重量に換算すれば
です。
荷重の単位は大切です。換算法を理解し、簡単な換算は暗記しましょう。なお、換算前の値は、全て単位当たり(1.0)とします。
1Kn ⇒ 102kg
Knからkgへ急に換算できません。下記の流れで換算してください。
1kN=1000N
1N=0.102kg
1000N=102 kg
1kN=102 kg
kN(キロニュートン)をkgに換算する方法|1kN≒102kg・kgfとの関係も解説
1N ⇒ 0.102kg
前述したNとkgの関係をご確認ください。
1N ⇒ 102g
1N=0.102kg
1kg=1000 g
1N=102 kg
Nとpaでは単位の意味が違います。Paは平米当たりの荷重の値です。Nは面積を乗じた後の値です。
1Pa=1N/㎡
です。例えば、面積が1.0の場合、Nの値は下記です。
1Pa(N/㎡)×1.0㎡=1.0N
Nからkgfへの換算は、前述しました。結果は、下記です。
1 N ⇒ 0.102kgf
1 N ⇒ 0.000102tf
です。
1N=0.102kg
1kg=0.001 t
1N=0.000102 tf
混同しやすい用語
N(ニュートン)・kN
SI単位系における力(荷重)の単位。
1N=1kg×m/s2で、建築では通常kN(キロニュートン)を使用する。
1kN=約102kgfに相当する。
kgf(キログラム重)
工学単位系における力の単位。
質量1kgに重力加速度(約9.81m/s2)が作用する力で、1kgf≒9.81N。
SI単位系への移行前によく使われた。
N/m2(Pa)・kN/m2
単位面積あたりの荷重(分布荷重・圧力)の単位。
集中荷重(N・kN)とは異なり、面積に荷重を分散させた概念。
| 単位 | 換算値 | 用途 |
|---|---|---|
| 1 kgf | ≒ 9.8 N | 旧単位(重量) |
| 1 tf(トン重) | ≒ 9.8 kN | 旧単位(大きな重量) |
| 1 N/m2(Pa) | = 0.001 kPa | 面積荷重・圧力 |
| 1 kN/m2(kPa) | = 1,000 N/m2 | 床の積載荷重・風圧 |
| 1 kN/m | ? | 線荷重(梁への分布荷重など) |
今回は荷重の単位について説明しました。意味が理解頂けたと思います。なお、構造計算では9.81という細かい値は使いません。10.0を慣例として使います。今回単位を勉強した後は、荷重の種類について目を通しておきましょう。
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単位荷重とは何で、単位はどう表しますか?
単位荷重は、1㎡あたりや1mあたりに作用する荷重の大きさです。例えば床の積載荷重を1,800N/㎡(=1.8kN/㎡)と表すのが単位荷重の使い方です。荷重の単位はSI単位系でN(ニュートン)・kN・kN/㎡が主流で、1kN=1,000N、1kN/㎡=1,000N/㎡です。
SI単位系の1Nと工学単位系の違いは?
SI単位系では1Nは質量(kg)と重力加速度(m/s2)を乗じた単位です。一方、工学単位系は質量(kg)に重力(f)を乗じた単位で、数値としては質量と同じになります。単位が違うと数字が同じでも大きさは全く違うため、実務では単位をそろえることが重要です。
