- HOME > 構造力学の基礎 > 断面図形に関する鋼構造の基礎用語集｜設計・施工で使う主要用語を図解でわかりやすく
断面図形に関する基礎用語
この記事の要点
断面図形の基礎用語には断面二次モーメント・断面係数・断面積・図心・断面二次半径・剛性などがあります。
構造力学の計算で頻出する重要な概念です。
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断面一次モーメント
断面一次モーメントとは、微小面積を物体の重さ、つまり力と考えると、この面積と軸からの距離をかけたものがモーメントですね。これを物体面積全体で考えたものを断面一次モーメントとよび、以上のことから微小面積の断面一次モーメントを求めて、それを積分して全断面積を求めます。
断面一次モーメントは、主に部材図心を求める際などに利用されます。
断面二次モーメント
断面二次モーメントとは、部材断面の性質を知るための指標の一つです。
具体的には、曲げモーメントに対してどの程度耐えられるかを判断するパラメータとして断面二次モーメントは重要です。
また、この先で勉強するような部材の剛性を計算するときや、振動特性・座屈などあらゆる場面で登場する概念でもあります。
応力
ここでの応力は、物体に力が作用している場合、部材内部に作用している力を意味しています。また、応力は部材内部の断面積に作用していると考えるので、単位面積当たりの力を応力と呼びます。
軸方向応力
部材を軸方向に引張ったときに発生する軸方向の応力を軸方向応力と呼びます。梁にも水平力が作用している問題では軸方向応力が作用しています。
軸方向力とは？1分でわかる意味、読み方、軸力との違い、求め方、圧縮軸力と引張軸力
曲げ応力度
梁が曲げモーメントによって、たわみが生じている状態を考えます。このときの微小断面をとりだし、幾何学的に応力度を求めます。曲げ応力度を求めるときは曲率の関係式等が必要となります。詳しい説明は｢曲げ応力度｣に示しています。
曲げ応力とは？1分でわかる意味、公式と演習問題、単位、曲げ応力度との違い
ポアソン比
例えば部材を軸方向に引張ったとき、縦方向には伸び、横方向には縮みます。このとき、縦ひずみ、横ひずみが求められるわけですが、この比をとったものがポアソン比と呼び無次元量で表します。
ヤング率とポアソン比の関係式G=E/2(1+ν)｜横弾性係数との関係
剛性
材料の物理的性質を表す指標として、｢剛性｣と呼ばれるものがあります。剛性は構造力学の基礎では、あまり意識しません。しかし、耐震工学の基礎では頻繁に現れる概念（水平剛性）です。
剛性は物理的に何を表しているのか？これは、端的にいえば物体の｢かたさ｣です。つまり、剛性kが大きければ大きいほど、物体は｢かたく｣なり、力を加えても少ない変形となります。
剛性とは？変形しにくさの意味・強度との違い・計算式・単位を解説
混同しやすい用語
断面二次モーメント（I）
断面の曲げ剛性に関係。
単位は長さの四乗（cm4・mm4）。
断面係数（Z）
断面の曲げ強度に関係。
Z=I/y。
単位は長さの三乗（cm3・mm3）。
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理解度チェック
断面一次モーメントと断面二次モーメントの用途の違いを説明してください。
答えを見る
断面一次モーメントは微小面積と軸からの距離の積を全断面で積分した値で、主に部材の図心を求める際に利用します。断面二次モーメントは部材断面の性質を示す指標で、曲げモーメントにどの程度耐えられるか、剛性・振動特性・座屈などの判断に用います。
ポアソン比とは何か説明してください。
答えを見る
部材を軸方向に引張ると縦方向に伸び横方向に縮みます。このときの縦ひずみと横ひずみの比をとったものがポアソン比で、無次元量で表されます。
剛性とは物理的に何を表しますか。
答えを見る
剛性は端的にいえば物体の「かたさ」です。剛性kが大きいほど物体はかたく、力を加えても変形が少なくなります。構造力学の基礎ではあまり意識しませんが、耐震工学では水平剛性として頻繁に現れます。
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プロフィール
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- 名前 ハナダユキヒロ/ミツメラボ代表.
- 2010年 弊サイトを開設
- 2010～2017年 国立大学大学院修了
- 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。
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