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材料強度がわかるたった2つのポイントと、許容応力度の関係

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材料強度をご存じでしょうか。言葉の意味をそのまま考えれば「材料の強度」です。しかし、実際にはきちんと意味が決まっています。今回は、そんな材料強度がわかるたった１つのポイントと、許容応力度との関係を説明します。

強度、許容応力度の意味は下記が参考になります。

強度とは？1分でわかる意味、単位、種類、応力・剛性とのの違い

許容応力度計算が簡単にわかる、たった3つのポイント

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材料強度ってなに？

材料強度は建築基準法により定められた、各応力状態における材料の強度です。圧縮、引張、曲げ、せん断と、「材料毎に」定められています。材料強度は、基準強度（Ｆ値）を元に計算します。

材料強度は下記の2つのポイントを覚えておきます。

• 鋼材の材料強度＝短期時の許容応力度（降伏強度）となる
• コンクリート・木の材料強度＝短期時の1.5倍

です。

この用語は案外ややこしくて、「許容応力度」「材料強度」「基準強度」という似た用語が建築基準法や、告示内に頻出します。

また、「降伏強度」という言い方をする書籍もあるので余計にややこしいです。暗記するなら、前述した項目がポイントです。

降伏強度（降伏強さ）、許容応力度の意味は下記が参考になります。

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

許容応力度計算が簡単にわかる、たった3つのポイント

色んな材料の材料強度

各材料によって、材料強度は異なります。代表的な材料の材料強度を紹介します。また共通した記号のＦは、「Ｆ値（えふち）」や、基準強度といいます。共通の記号ですが、各材料で値を定めており同じ値ではありません。

鋼材

• 圧縮　Ｆ
• 引張　Ｆ
• 曲げ　Ｆ
• せん断　Ｆ／√3

せん断はＦ値を√3で除した値です。根拠はミーゼスの応力度から算出できます。下記の記事を参考にして下さい。

許容せん断応力度とミーゼスの降伏条件式の関係

鉄筋

• 圧縮　Ｆ
• 引張　Ｆ

鉄筋は、そのままで使われることはなく鉄筋コンクリート造として用います。よって、曲げやせん断を直接負担することを想定していないので、曲げとせん断の材料強度は規定されていません。

突合せ溶接部

• 圧縮　Ｆ
• 引張　Ｆ
• 曲げ　Ｆ
• せん断　Ｆ／√3

突合せ溶接部は、母材（鋼材）と同じ強度が得られることを、材料強度で保証しているのです。

隅肉溶接部

• 圧縮　Ｆ／√3
• 引張　Ｆ／√3
• 曲げ　Ｆ／√3
• せん断　Ｆ／√3

突合せ溶接以外は、√3で除した値が材料強度です。例えば隅肉溶接が該当します。上記より隅肉溶接部も、一応曲げに対する材料強度は規定されています。しかし実務では、隅肉溶接部は「曲げを負担しない」と仮定します。

コンクリート

• 圧縮　Ｆ
• 引張　Ｆ／10
• 付着　2.1N/m㎡（軽量1.8）
• せん断　Ｆ／10

木材

• 圧縮　Ｆ
• 引張　Ｆ
• 曲げ　Ｆ
• せん断　Ｆ

材料強度と許容応力度、安全率との関係

材料強度は、許容応力度や安全率と関係しています。材料強度と降伏強度（許容応力度）、安全率との関係は下記の記事が参考になります。

安全率ってなに？色んな材料の安全率と降伏強度との関係

再度ポイントを説明しますが、こんな感じで覚えても良いでしょう。

鋼材　　長期許容応力度を1.5倍⇒材料強度（短期許容応力度）

コンクリート・木材　　長期許容応力度を2.0（木材は1.8倍程度）⇒短期許容応力度を1.5倍⇒材料強度

鋼材は長期に対して1.5倍、コンクリートと木材は長期に対して3倍した値が材料強度です。ただ木材はイレギュラーで、長期の2.7倍程度が材料強度となります。

まとめ

今回は材料強度について説明しました。思っている以上にややこしいと思います。下手に暗記すると覚えきれません。今回紹介したように、何か共通項を見つけると覚えやすいでしょう。以上、今回の記事が参考になれば幸いです。

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• 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)」


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