存在応力とは？1分でわかる意味、梁の鉄筋、許容耐力との関係

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存在応力とは、部材に生じている応力のことです。「存在している応力」だから、存在応力です。単に「応力」ともいいます。基準や各種規準書では、用語の定義を明確にするため、「存在応力」と書いてあります。今回は、存在応力の意味、鉄筋コンクリート梁との関係、存在応力と許容耐力との関係について説明します。※応力の種類については下記の記事が参考になります。

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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存在応力とは？

存在応力とは、部材に生じている応力のことです。存在している応力なので、存在応力です。下図のように、単純梁に集中荷重が作用しています。スパンがＬ、荷重がＰなので、曲げモーメントはＰＬ／4ですね。曲げモーメントは応力の１つなので、存在応力は「ＰＬ／4」です。

単純梁の存在応力

また、継手や接合部などは「存在応力での設計」「母材耐力での設計」という考え方があります。※母材については下記の記事が参考になります。

母材とは？1分でわかる意味、材料、溶接、鉄骨との関係、対義語

普通、接合部は保有耐力接合です。保有耐力接合は、母材耐力を割増した耐力以上の接合部とします。※保有耐力接合は下記の記事が参考になります。

接合部の保有耐力接合と計算方法

接合部や継手が壊れることは、架構にとって致命的です。それを防ぐために、接合部は母材以上の耐力で設計します。母材は存在応力に対して設計されるので、接合部には母材耐力以上の力は伝わりませんね。

存在応力と許容耐力との関係

存在応力と許容耐力の違いを下記に整理しました。

存在応力　⇒　部材に生じている応力（部材に存在する応力）
許容耐力　⇒　部材が負担できる最大の応力

許容応力度設計は、部材に生じる存在応力を、許容耐力以下にします。下式です。

存在応力≦許容耐力

なお、許容耐力は安全率が考慮されています。※許容応力度設計（計算）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

存在応力と鉄筋コンクリート梁の配筋

鉄筋コンクリートの梁の配筋は、下記の規定があります。

・存在応力によって必要とされる量の4/3倍
・0.004ｂｄ（ｂは梁幅、ｄは有効せい）

鉄筋コンクリート梁の引張鉄筋の断面積は、上記の小さい方の数値以上とします。存在応力が大きければ、その分、鉄筋量も増えます。

上記の規準は、鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説に書いてあるので、確認してくださいね。

鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説〈2010〉

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日本建築学会日本建築学会 2010-03-01

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まとめ

今回は存在応力について説明しました。意味が理解頂けたと思います。存在応力は、部材に生じている応力（存在する応力）です。許容応力度計算では、存在応力と許容耐力を使うので理解してください。また、接合部や継手は、存在応力で設計せず、母材耐力で設計することも覚えてくださいね。※保有耐力接合は下記が参考になります。

接合部の保有耐力接合と計算方法