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応力と荷重の関係は？1分でわかる意味、荷重から応力への換算、断面積との関係

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応力と荷重は、「対（つい）」の関係にあります。荷重が作用しなければ、応力は生じません。逆に、応力が生じる部材には、必ず荷重が作用します。今回は応力と荷重の関係、意味、応力、荷重の種類、荷重から応力への換算方法、断面積との関係について説明します。

荷重、応力の意味は、下記の記事が参考になります。

荷重とは？1分でわかる意味、読み方、種類、応力との違い

応力とは？1分でわかる意味と種類、記号、計算法

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記事を書いた人

ハナダユキヒロ／建築学生が学ぶ「構造力学」

難解な構造力学、建築構造の用語を分かりやすく解説する専門家。高等専門学校在学中から建築学生が学ぶ「構造力学」を運営。その後、国立大学大学院⇒組織設計事務所⇒弊サイト運営に従事している。

著書：「わかる構造力学/工学社」、「わかる構造力学 改訂版/工学社」

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応力と荷重の関係は？

応力と荷重は「対（つい）」の関係にあります。下図をみてください。棒に引張る荷重を加えています。このとき、棒の内部には、荷重に抵抗する力が生じています。これが、応力です（Pが荷重、σが応力）。

応力は、荷重に抵抗するため生じます。荷重が無ければ、応力が生じることも無いです。次に下図をみてください。棒を圧縮する荷重を加えています。引っ張る力と同様に、内部に応力が生じています。

ただし、応力の向きが違います。応力は荷重に抵抗する力なので、荷重の方向や種類により、応力の種類も変わります。

荷重の種類

荷重には、下記の種類があります。

引張荷重　⇒　物を引っ張る力のこと。物は伸びる変形を起こす。

引張、圧縮とは？1分でわかる意味、違い、符号、強度の関係

圧縮荷重　⇒　物を押す力のこと。物は縮む変形を起こす。

引張、圧縮とは？1分でわかる意味、違い、符号、強度の関係

曲げ荷重　⇒　物を曲げる力のこと。物が曲がる。引張荷重と圧縮荷重が合成されたような荷重

力のモーメントってなに？本当にわかるモーメントの意味と計算方法

せん断荷重　⇒　物をずらすような変形を起こす力のこと

断面力とは何か？

ねじり荷重　⇒　物がねじれるような力

ねじりモーメントとは？1分でわかる意味、公式、単位、トルクとの関係、h鋼

なお、建築で扱う荷重には、色々な種類があります。荷重の種類、意味は下記の記事も参考になります。

荷重とは？1分でわかる意味、読み方、種類、応力との違い

応力の種類

応力の種類には、下記があります。

引張応力

引張応力とは？1分でわかる意味、公式と求め方、記号、引張応力度

圧縮応力

圧縮応力とは？1分でわかる意味、求め方、記号と符号、引張応力との違い

曲げ応力

曲げ応力とは？1分でわかる意味、公式と演習問題、単位、曲げ応力度

せん断応力

せん断応力とは？1分でわかる意味、公式と計算法、記号、平均せん断応力

ねじり応力

ねじりモーメントとは？1分でわかる意味、公式、単位、トルクとの関係、h鋼

前述した、荷重の種類と対応しています。各応力の意味は、それぞれの参考記事からご確認ください。

荷重から応力への換算、断面積との関係

建築の構造力学や構造計算では、荷重と応力の単位は同じです。応力は、部材内部で荷重に抵抗する力のためです。ただし、材料力学や機械分野では、「応力度」を応力ということがあります。※応力度の意味は、下記の記事が参考になります。

応力度の基礎知識、応力度の種類と1分でわかる応力との違い

荷重から応力度への換算は、下式です。

引張荷重から引張応力度への換算　σ＝P／A

圧縮荷重から圧縮応力度への換算　σ＝P／A

曲げ荷重から曲げ応力度への換算　σ＝M／Z

せん断荷重からせん断応力度への換算　τ＝Q／A

σは応力度、Pは引張荷重または圧縮荷重、Aは断面積、Mは曲げ荷重、Zは断面係数、τはせん断応力度、Qはせん断荷重、Aは断面積です。

応力度の単位は、N／ｍ㎡です。よって、荷重から応力度に単位換算するときは、断面積や断面係数で割ります。

まとめ

今回は荷重と応力の関係について説明しました。意味が理解頂けたと思います。荷重と応力は対（つい）の関係があります。荷重が作用すれば、部材の内部に応力が生じます。また、荷重の種類により、部材に生じる応力の種類も変わります。荷重、応力の意味も併せて勉強してくださいね。下記の記事が参考になります。

荷重とは？1分でわかる意味、読み方、種類、応力との違い

応力とは？1分でわかる意味と種類、記号、計算法

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• 名前　ハナダユキヒロ/MITUME lab代表.
• 2010年　弊サイトを開設
• 2010～2017年　国立大学大学院修了
• 2017年12月に当HPが書籍化。
• 「わかる構造力学」
• 2022年4月に「わかる構造力学」の改訂版出版。
• 「わかる構造力学(改訂版)」


• 10数年以上、建築の学問、研究、構造設計の実務に携わった経験を元に、未経験の方、建築関係の学生、社会人の方に役立つ知識を、分かりやすくお伝えします。


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