建築学生が学ぶ構造力学

LINEで質問 構造力学が苦手 おすすめ書籍 おすすめPDF教材(更新) 無料メルマガ 図解集 用語集
  1. HOME > 構造計算の基礎 > 線膨張係数とは？1分でわかる意味、計算、単位、鉄とコンクリートの値

線膨張係数とは？1分でわかる意味、計算、単位、鉄とコンクリートの値

【管理人おすすめ！】セットで3割もお得！大好評の用語集と図解集のセット⇒　建築構造がわかる基礎用語集＆図解集セット(※既に26人にお申込みいただきました！）


線膨張係数とは、温度変化1℃当たりの変形量ΔLと変形前の材用長さLの割合です。線膨張係数α＝(ΔL/L)×(1/ΔT)で計算できます。要するに、温度変化による材料の長さの変化の割合です。線膨張係数の値が大きいほど、温度で長さが変わりやすい材料です。今回は、線膨張係数の意味、計算、単位、鉄とコンクリートの線膨張係数について説明します。鉄、アルミの線膨張係数の値は下記が参考になります。

鉄の線膨張係数は？1分でわかる値、ss400の値、単位、伸びの計算

アルミの線膨張係数は？1分でわかる値、計算、鉄との違い

100円から読める！ネット不要！印刷しても読みやすいPDF記事はこちら⇒　いつでもどこでも読める！広告無し！建築学生が学ぶ構造力学のPDF版の学習記事

線膨張係数とは？計算

線膨張係数とは、１℃の温度変化を受けて生じた変形量ΔLと元の長さLの割合です。下式で計算します。ΔTは材料の温度変化した値です。例えば、20℃から21℃に変化したならΔT＝1です。


α＝(ΔL/L)×(1/ΔT)


ΔTの値が大きいほど温度変化による変形量ΔLも大きくなります。ΔL/Lに1/ΔTを掛けることで「1℃当たりの温度変化」による変形量と元の長さの割合を算定できます。


また上式をΔLの形に変形すると、


ΔL＝αLΔT


になります。


上式より「線膨張係数が大きいほど」「材料が長いほど」温度変化により変形しやすい材料です。材料ごとに線膨張係数は異なります。鉄とアルミの線膨張係数は下記が参考になります。

鉄の線膨張係数は？1分でわかる値、ss400の値、単位、伸びの計算

アルミの線膨張係数は？1分でわかる値、計算、鉄との違い


また、材料に温度変化による変形に伴い「応力」が生じます。これを温度応力といいます。温度応力は下記が参考になります。

温度応力とは？1分でわかる意味、計算、例題、線膨張係数との関係


実際に線膨張係数の値を計算しましょう。ある材料の温度が10℃から15℃に変化するとき、ΔL=1mmになりました。元々の部材長さLは5000mmです。αを計算してください。


α=(ΔL/L)×(1/ΔT)=(1/5000)×(1/(15－10))=0.8×10^5 (1/℃)


また、温度変化による部材の伸び（縮み）も計算できます。長さ5000mmの鉄の温度が10℃から11℃に変化したときの伸びΔLを求めます。鉄の線膨張係数は1.2×10-5とします。


ΔL=αLΔT=1.2×10^(-5)×5000×1=0.06mm


上記のように温度変化による伸縮量は線膨張係数の値に比例します。線膨張係数の値が大きな材料に注意しましょう。また材料の長さが極端に大きい場合、変形量が大きくなります。下記も参考にしてください。

線膨張係数の計算は？1分でわかる計算方法、例題

線膨張係数の単位

線膨張係数の単位は、


1/℃


です。線膨張係数αの計算式を思い出してください。下記に示します。


α＝(ΔL/L)×(1/ΔT)


ΔL、L共に長さの単位です。よって単位も打ち消しあいますが、「１℃当たり（単位温度当たり）」の長さの割合なので、上記の単位となります。線膨張係数の単位の詳細は下記も参考になります。

線膨張係数の単位は？1分でわかる単位、換算、コンクリートの値と単位

鉄とコンクリートの線膨張係数

鉄とコンクリートの線膨張係数は、


約1×10-5(1/℃)


です。※厳密には鉄や鋼は約1.2×10-5(1/℃)だが、建築では1×10-5(1/℃)で扱うことも多い。鉄筋コンクリート造構造計算規準などが参考になる。


２つの材料は同じ線膨張係数です。コンクリートは圧縮に強く、引張に弱い材料です。一方鉄筋は引張に強く、圧縮に弱いです。さらに、前述した線膨張係数がほぼ一致します。よって鉄筋コンクリートは、温度変化による温度応力が生じません。


温度応力の意味、計算方法は、下記が参考になります。

温度応力とは？1分でわかる意味、計算、例題、線膨張係数との関係

線膨張係数の読み方

線膨張係数は、「せんぼうちょうけいすう」と読みます。温度応力は「おんどおうりょく」と読みます。温度応力の意味、求め方は下記が参考になります。

温度応力とは？1分でわかる意味、計算、例題、線膨張係数との関係

まとめ

今回は線膨張係数について説明しました。線膨張係数は、温度変化1℃当たりの変形量ΔLと材料の元の長さLの割合です。線膨張係数α＝(ΔL/L)×(1/ΔT)で計算できます。また温度変化による材料の伸縮量の計算も理解しましょうね。下記も併せて勉強しましょう。

鉄の線膨張係数は？1分でわかる値、ss400の値、単位、伸びの計算

アルミの線膨張係数は？1分でわかる値、計算、鉄との違い

線膨張係数の計算は？1分でわかる計算方法、例題

【管理人おすすめ！】セットで3割もお得！大好評の用語集と図解集のセット⇒　建築構造がわかる基礎用語集＆図解集セット(※既に26人にお申込みいただきました！）

▼人気の記事ベスト３▼

▼用語の意味知らなくて大丈夫？▼

建築学生が学ぶ「構造力学」の用語集

▼同じカテゴリの記事一覧▼

▼カテゴリ一覧▼

▼他の勉強がしたい方はこちら▼

建築構造がわかる基礎図解集

【読まれています】管理人による建築業界の分析！

1日13円で建築業界がわかるLINE配信！。

友だち追加

わかる1級建築士の計算問題解説書

計算の流れ、解き方がわかる！1級建築士【構造】計算問題解説集

あなたは数学が苦手ですか？

わかる！実務で使う数学知識の基礎講座

【有料メルマガの初回資料が今だけ無料！】1日約13円で情報をアップデート！

有料メルマガを無料で見てみませんか？⇒　忙しい社会人、学生のためのビルディング・アップデート

限定メールマガジン

わかる2級建築士の計算問題解説書！

【30%OFF】一級建築士対策も◎！構造がわかるお得な用語集

建築学生が学ぶ「構造力学」の用語集
pdf版の学習記事

更新情報

プロフィール

建築の本、紹介します。▼

すぐにわかる構造力学の本

人気の記事ベスト３

同じカテゴリの記事一覧

Topへ >>

  1. HOME > 構造計算の基礎 > 線膨張係数とは？1分でわかる意味、計算、単位、鉄とコンクリートの値
  2. 1級の過去問(計算)解説
  3. 限定メルマガ
  4. わかる建築構造の用語集・図解集
  5. 1頁10円！PDF版の学習記事