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許容せん断応力とは?一覧、求め方、コンクリート、ボルトの許容せん断応力の表

この記事の要点

許容せん断応力とは部材が許容できるせん断応力の値です。

よって、部材に生じるせん断応力τが部材の許容せん断応力fsより小さくなるよう設計します。

この記事では、許容せん断応力とは何か、どう求めるのか、コンクリート・ボルトの値の一覧を整理します。

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許容せん断応力とは部材が許容できるせん断応力の値です。

よって、部材に生じるせん断応力τが部材の許容せん断応力fsより小さくなるよう設計します。

また、許容せん断応力は、木、コンクリート、鋼などの材料や部材の種類などで変わります。

今回は、許容せん断応力の意味、一覧、求め方、コンクリート、ボルトの許容せん断応力の表について説明します。

許容せん断応力の意味は下記も参考になります。

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

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許容せん断応力とは?

許容せん断応力とは部材が許容できるせん断応力の値です。よって、部材に生じるせん断応力τが、部材の許容せん断応力fsより小さくなるよう設計します。このとき


・せん断応力τ < 許容せん断応力fs


であれば、部材に生じるせん断応力が取り除かれたとき、せん断応力による変形も0となり、元の状態(せん断応力が作用する前の状態)に戻ります。

なお、許容せん断応力は材料の種類(木、コンクリート、鋼)、部材の種類等で変わります。

許容せん断応力の詳細は下記も参考になります。

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

許容せん断応力の一覧と求め方

許容せん断応力の一覧と求め方を下記に示します。なお、Fsは基準強度です。


※木の許容せん断応力

木の許容せん断応力


※鋼の許容せん断応力

鋼の許容せん断応力


※溶接部の許容せん断応力

溶接部の許容せん断応力

コンクリート、ボルトの許容せん断応力の表

コンクリートの許容せん断応力を下表に示します。下表より、コンクリートの許容せん断応力は、コンクリートの許容圧縮応力の1/10程度の値だとわかります。要するに、コンクリートはせん断応力に弱い材料です。

長期 短期
圧縮 引張 せん断 圧縮 引張 せん断
普通コンクリート 1/3Fc 1/30Fcかつ(0.49+1/100Fc)以下 長期に対する値の2倍 長期に対する値の1.5倍


なお、コンクリートの許容応力度には引張の値は規定されません。実際には、コンクリートも引張力に抵抗できます。とはいえ圧縮に比べると、ほとんど期待できるような耐力は無いです(圧縮の1/10の値)。


許容せん断応力(許容せん断応力度)は、Fc/30と(0.49+Fc/100)を計算して「小さい値」を最小します。実際に計算しましょう。Fc=24N/m㎡とします。


・Fc/30=24/30=0.8

・0.49+Fc/100=0.49+30/100=0.79


よって、許容せん断応力は0.79以下とします。また、軽量コンクリートの場合、上表より、さらに小さな値になります。ボルト(F8T、F10T)の許容せん断応力を下表に示します。

高力ボルトの鋼種 ボルトの呼び ボルト軸断面積(mm2 ボルト有効断面積(mm2 許容せん断力
1面摩擦
F8T M12 113 84.3 13.6
M16 201 157 24.1
M20 314 245 37.7
M22 380 303 45.6
M24 452 353 54.2
M27 572 459 68.6
M30 707 561 84.8
F10T M12 113 84.3 17.0
M16 201 157 30.2
M20 314 245 47.1
M22 380 303 57.0
M24 452 353 67.9
M27 572 459 85.9
M30 707 561 106


下表は材質4Tの中ボルトの許容せん断応力の表です。

呼称 ボルト軸断面積(mm2 許容せん断力(kN)
1面摩擦
M12 113 7.9
M16 201 14.1
M20 314 22.0
M22 380 26.6
M24 452 31.7


コンクリートの許容せん断応力度の詳細は下記もご覧ください。

コンクリートの許容応力度は?1分でわかる値、計算、短期と長期の値の違い

混同しやすい用語

せん断応力

部材断面に平行な方向に作用する応力のこと。

許容せん断応力はこの値の上限として設定される許容値です。

せん断応力度

断面積当たりのせん断力の強さを示す値。

「せん断応力」と同義で使われることも多いですが、応力度はN/mm2などで表します。

許容引張応力

引張方向に対する許容値。

せん断はコンクリートで特に弱く、引張と比較してその特性の違いを理解することが重要です。

まとめ

今回は、許容せん断応力について説明しました。

許容せん断応力とは、部材が許容できるせん断応力です。

よって、部材に生じるせん断応力が許容せん断応力未満であれば、部材はせん断力に対して問題ないといえます。

許容せん断応力の詳細は下記も勉強しましょう。

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

許容応力度計算 意味 外力 応力度 安全率 構造設計 一次設計

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理解度チェック

Q.

許容せん断応力とは何ですか?

答えを見る

許容せん断応力は、部材が許容できるせん断応力の値です。部材に生じるせん断応力τが、部材の許容せん断応力fsより小さくなるよう(τ<fs)設計します。

Q.

許容せん断応力は何によって変わりますか?

答えを見る

許容せん断応力は、木・コンクリート・鋼などの材料や部材の種類などで変わります。なお許容せん断応力度はミーゼスの降伏条件からfs=fy/√3の関係で表されます。

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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