ねじり剛性とは？意味・計算方法・単位と剛性との違いを解説

この記事の要点

ねじり剛性（GJ）はせん断弾性係数Gとねじり定数Jの積で表され、部材がねじりに対してどれだけ抵抗するかを示す指標。

値が大きいほどねじれにくい。

ねじり定数Jは断面形状によって大きく異なり、閉断面（箱形）は大きく、H形鋼のような開断面は極端に小さくなる。

実務でH形鋼のねじり抵抗が無視できない場合は注意が必要。

この記事では、ねじり剛性とは何か、ねじり剛性の単位は何かを整理します。

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ねじり剛性とは、ねじりに対するかたさを表す値です。

サンブナンのねじり剛性ともいいます。

今回はねじり剛性の意味、剛性との違い、計算方法について説明します。

似た用語に、ねじりモーメント、トルクがあります。

また、鉄骨部材のねじり曲げの意味など、詳細は下記の記事も参考になります。

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ねじり剛性とは？

ねじり剛性とは、ねじりに対する部材の固さを意味します。下図をみてください。棒に矢印方向のモーメントを作用させています。

ねじり剛性

棒の「ねじり易さ」は、棒の材質や形状で変わります。木の棒と、鉄の棒では、ねじるときの抵抗性が違うわけです。この抵抗性が「ねじり剛性」を意味します。

詳しくは後述しますが、ねじり剛性は材料のせん断弾性係数、「サン・ブナンのねじり定数」が関係します。材料のせん断弾性係数は下記が参考になります。

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剛性の意味は、下記が参考になります。

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ねじりを作用させるモーメントを、ねじりモーメント、トルクといいます。詳細は下記が参考になります。

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ねじり剛性と剛性の違い

ねじり剛性と剛性の違いを、下記に整理します。

ねじり剛性　⇒　ねじりに対する固さ表す

剛性　⇒　物の固さを表す

剛性の種類の１つとして、ねじり剛性があると考えてください。その他、曲げ剛性やせん断剛性、軸剛性があります。詳細は、下記が参考になります。

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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

剛性の意味は、下記が参考になります。

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ねじり剛性の計算方法

ねじり剛性の計算式を下記に示します。

K＝GJ

Kがねじり剛性、Gは材料のせん断弾性係数、Jがサン・ブナンのねじり定数です。サンブナンのねじり定数は、部材の断面形状に影響する値と考えてください。例えば、円（丸棒）のねじり定数Jは、

J=πd⁴/32

で算定します。

混同しやすい用語

ねじり剛性（GJ）

部材がねじりに対してどれだけ抵抗するかを示す量。

せん断弾性係数Gとサンブナンのねじり定数Jの積。

値が大きいほどねじれにくく、同じ材料なら断面形状でJが変わる。

曲げ剛性（EI）

部材が曲げに対してどれだけ抵抗するかを示す量。

ヤング係数Eと断面二次モーメントIの積。

ねじり剛性と混同しやすいが、作用方向（軸まわり vs 軸直交まわり）が異なる。

試験での問われ方｜管理人の一言

試験では剛性の種類（軸剛性EA・曲げ剛性EI・せん断剛性GA・ねじり剛性GJ）とそれぞれの構成要素を問う問題が出ます。

「ねじり剛性＝GJ」「曲げ剛性＝EI」をセットで覚え、対応する変形（ねじり角・たわみ）と結びつけて整理しましょう。

H形鋼のねじり定数が小さいことも実務的に重要な知識です。

ねじり剛性を整理した表を示します。

項目	内容	備考
ねじり剛性の式	GJ（せん断弾性係数×ねじり定数）	値が大きいほどねじれにくい
H形鋼（開断面）	ねじり定数Jが極端に小さい	ねじりに弱いため設計注意
箱形断面（閉断面）	ねじり定数Jが大きい	ねじりに強く有利な断面形状