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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

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。


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。

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。

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

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

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

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

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

木材

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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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