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強度とは?意味・単位・種類・応力と剛性の違い

この記事の要点

強度とは、物の強さの度合いです。

物が、どのくらいの力に耐えられるか示した値です。

この記事では、強度とは何か、強度の意味と単位はどうなのか、応力・剛性とどう違うのかを整理します。

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強度とは、物の強さの度合いです。物が、どのくらいの力に耐えられるか示した値です。単に強度といっても、建築で扱う強度には様々な種類があります。今回は強度の意味、単位、種類、応力・剛性との違いについて説明します。※剛性は下記が参考になります。

剛性とは?変形しにくさの意味・強度との違い・計算式・単位を解説

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強度とは?

強度とは、物の強さの度合いです。「どのくらいの力に耐えられるのか?」示した値と考えてください。


例えば、下図の棒を引っ張ります。引っ張る力を順次増やすと、ある力で棒は破断します。引張力を加えて、破断したときの強度を破断強度または引張強度といいます。

棒の引張と破断

鋼に引張力を作用させると、下記の性状を示します。

鋼の力学性状

さて、「力の加え方」は色々な種類があります。引っ張るだけでなく、つぶす力(圧縮する力)もありますね。※引張、圧縮の違い、特徴は下記が参考になります。

引張力と圧縮力の違いとは?符号・強度・記号(σt・σc)を解説


力の加え方を下記に整理しました。


・引っ張る

・つぶす(圧縮する)

・ちぎる(せん断)


上記の力に応じた「強度」があります。それぞれ下記です。


・引張強度

・圧縮強度

・せん断強度


です。


また、建築では単に「強度」といっても、様々な用語があります。前述した引張強度、破断強度だけでなく、材料強度などです。また、降伏強度や許容応力度など、似た用語が多くてややこしいですね。強度の種類は後述しました。

強度の単位

強度の単位は、


N/m㎡


が一般的です。建築部材は「mm」単位で表すことが多いからです。覚えて頂きたいのは、強度は「単位面積当たりの耐力」であることです。これさえ覚えておけば、強度の意味を間違えることが少ないでしょう。

強度の種類

強度の種類を力の種類などで分類しました。


・引張強度

引張強さの求め方・単位・降伏点との違い【鋼材データ付き】


・圧縮強度

圧縮強度とは?コンクリート・鋼の強度・単位(N/mm²)・引張強度との違い


・せん断強度

ミーゼスの降伏条件とは?許容せん断応力度fs=fy/√3との関係と建築設計への応用


上記は前述した通りです。各リンクから詳細な内容を確認できます。また、下記の用語もあります。


・降伏強度

降伏点とは?1分でわかる意味、求め方、SS400の値、単位、引張強さ


・破断強度

破断とは?意味・破断強度と引張強度の違い・破断点をわかりやすく解説


・材料強度

材料強度とは?基準強度F値との関係・許容応力度の求め方(コンクリート・鋼材一覧)


建築の構造計算は、許容応力度が重要です。前述した強度共に覚えたい用語ですね。許容応力度は下記の記事が参考になります。

許容応力度計算が簡単にわかる、たった3つのポイント

強度と応力の違い

強度と応力の違いを下記に整理しました。


強度 ⇒ 物の強さ。単位面積当たりに、どの程度の力に耐えられるか示した値

応力 ⇒ 物の内部に作用する力。

応力度 ⇒ 物の内部に、単位面積当たりに作用する力。


応力と応力度の違いはややこしいです。下記が参考になります。

応力とは?意味・種類・記号と求め方、応力度との違い

応力度とは?種類・計算方法・応力との違い

強度と剛性の違い

強度と剛性の違いを下記に整理しました。


強度 ⇒ 物の強さ。単位面積当たりに、どの程度の力に耐えられるか示した値

剛性 ⇒ 物の固さ。


強度と剛性は間違えやすい用語です。間違えやすいのですが、強度が高いからといって、剛性が高いわけでは無いです。


糸は、物をぶら下げる力に強いです。糸を引っ張ってちぎるのは、中々大変です。一方、糸はぐにゃぐにゃで柔らかい材料ですね。「強度は高いけど、剛性は低い材料」です。


強度≠剛性


の関係だと覚えてくださいね。

混同しやすい用語

強度(きょうど)

物が耐えられる力の度合い(単位面積当たりの耐力)です。

引張強度・圧縮強度・せん断強度などの種類があります。

剛性(ごうせい)

物の固さ(変形のしにくさ)を表します。

強度が高くても剛性が低い場合があり(例:糸)、両者は異なる概念です。

応力度(おうりょくど)

単位面積当たりに内部に作用する力です。

強度と単位が同じN/mm2ですが、強度は「耐えられる力」、応力度は「実際に作用する力」です。

強度の種類を整理した表を示します。

強度の種類定義単位
引張強度引張力に対する最大耐力N/mm2
圧縮強度圧縮力に対する最大耐力N/mm2
せん断強度ちぎる力(せん断力)に対する最大耐力N/mm2

まとめ

今回は強度について説明しました。

強度の意味が理解頂けたと思います。

強度は、物の強さの度合いです。

「どのくらいの力に耐えられるのか」示した値と覚えてくださいね。

また、力の種類は色々あるので、それに応じて強度が異なること、降伏強度、材料強度など様々な用語があることを知ってくださいね。

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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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