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圧縮荷重とは?1分でわかる意味、変位の計算、例、単位、引張荷重との違い

この記事の要点

圧縮荷重とは、部材を押す方向(圧縮方向)に作用する荷重です。

変位の計算式はδ=PL/EAで求められ、圧縮荷重が作用する部材には座屈の恐れがあります。

この記事では、圧縮荷重とは何か、変位はどう計算するのか、引張荷重とどう違うのかを整理します。

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圧縮荷重(あっしゅくかじゅう)とは、圧縮方向(部材や物を押す方向)に作用する荷重のことです。

柱や梁などの部材に圧縮荷重が作用すると「座屈(ざくつ)」という現象が生じます。

座屈が生じると部材の耐力が急激に減少するため、圧縮荷重に対しては慎重に設計します。

今回は圧縮荷重の意味、変位の計算、例、単位、引張荷重との違いについて説明します。

圧縮、引張荷重の意味など下記が参考になります。

引張力と圧縮力の違いとは?符号・強度・記号(σt・σc)を解説

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圧縮荷重とは?

圧縮荷重(あっしゅくかじゅう)とは、圧縮方向に作用する荷重のことです。下図をみてください。これが圧縮荷重です。


図 圧縮荷重


圧縮方向とは部材や物を「押す方向」をいいます。また、柱や梁などの細長い部材に対しては「部材軸の圧縮方向」に作用する荷重を「圧縮荷重」といいます。


図 圧縮荷重と部材の軸


下図のように部材軸の直交方向に作用する荷重は、単に「集中荷重」と言うことが多いです。


図 梁に作用する集中荷重


似た用語に「引張荷重」があります。圧縮の意味、引張荷重の詳細は下記が参考になります。

引張力と圧縮力の違いとは?符号・強度・記号(σt・σc)を解説

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また圧縮荷重が作用する部材は「座屈(ざくつ)」という現象の恐れがあります。座屈が生じると部材の耐力は急激に低下します。よって圧縮荷重の作用する部材は座屈を考慮した設計が必要です。座屈の詳細は下記をご覧ください。

座屈とは?意味・座屈荷重・座屈長さ・種類をわかりやすく解説

圧縮荷重による変位の計算

下図をみてください。圧縮荷重が作用する円柱の変位を計算しましょう。ただし座屈は無視できると考えます。


図 圧縮荷重による変位の計算


座屈が無視できるなら圧縮荷重による変位の計算は簡単です。引張荷重による変位の計算と同じ式で算定できます。変位の計算式を下記に示します。


δ=PL/EA


Pは荷重、δは変位、Lは部材長さ、Aは断面積、Eはヤング係数です。なお、圧縮荷重による変位を「縮み(ちぢみ)」といいます。変位の計算方法は下記が参考になります。

ひずみ、変位とは?1分でわかる意味、違い、関係

縮みとは?圧縮力による変形量の計算と伸びとの違い

圧縮荷重の例

建築物に作用する圧縮荷重の例として「床荷重(ゆかかじゅう)」があります。床荷重は、床⇒梁⇒柱へと伝達され、柱には圧縮荷重が作用します。床荷重の詳細は下記をご覧ください。

積載荷重ってなに?1分でわかる意味と実際の構造計算

圧縮荷重の単位

圧縮荷重の単位はkNやNを使います。荷重の単位は下記も参考になります。

単位荷重とは?N・kN・kN/m²の換算と構造設計での使い方

圧縮荷重と引張荷重の違い

圧縮荷重と引張荷重の違いを下記に示します。


圧縮荷重 ⇒ 部材の圧縮方向に作用する荷重。

圧縮荷重を受ける部材は「縮む」変形が生じる。

さらに座屈が生じる可能性あり

引張荷重 ⇒ 部材の引張方向に作用する荷重。引張荷重を受ける部材は「伸びる」変形が生じる


引張荷重の詳細は下記が参考になります。

引張荷重とは?意味・読み方・単位・伸びの計算とボルト設計

圧縮荷重を整理した表を示します。

項目内容備考
変位の計算式δ=PL/EA座屈を無視できる場合に適用
圧縮荷重と引張荷重の違い圧縮は縮む変形・座屈の恐れあり引張は伸びる変形のみ
単位kN、N建築ではkNが一般的

まとめ

今回は圧縮荷重について説明しました。

圧縮荷重とは圧縮方向に作用する荷重です。

圧縮荷重が作用する部材は「長さが縮む」変形を起こします。

また圧縮荷重が作用すると「座屈」が生じる恐れがあるため注意が必要です。

圧縮と引張の違い、座屈の意味など下記も勉強しましょう。

引張力と圧縮力の違いとは?符号・強度・記号(σt・σc)を解説

座屈とは?意味・座屈荷重・座屈長さ・種類をわかりやすく解説

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理解度チェック

Q.

圧縮荷重とは何か、注意すべき現象とともに説明してください。

答えを見る

圧縮荷重とは、圧縮方向(部材や物を押す方向)に作用する荷重です。柱や梁などの部材に圧縮荷重が作用すると座屈という現象が生じ、座屈すると部材の耐力が急激に低下するため、慎重な設計が必要です。

Q.

圧縮荷重による変位の計算式を説明してください。

答えを見る

座屈が無視できる場合、引張荷重と同じ式で計算でき、δ=PL/EA(Pは荷重、Lは部材長さ、Aは断面積、Eはヤング係数)です。圧縮荷重による変位は「縮み」といいます。

Q.

圧縮荷重と引張荷重の違いを説明してください。

答えを見る

圧縮荷重は部材の圧縮方向に作用し、受ける部材は縮む変形が生じ、さらに座屈が生じる可能性があります。引張荷重は引張方向に作用し、受ける部材は伸びる変形が生じます。

ハナダユキヒロ

この記事を書いた人

ハナダユキヒロミツメラボ

設計事務所に7年勤務。2010年より「建築学生が学ぶ構造力学」を運営(16年以上)。著書「わかる構造力学」「わかる構造力学(改訂版)」(工学社)。

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