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最大曲げ応力度とは?公式、断面二次モーメントとの関係、例題

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最大曲げ応力度とは、部材断面に生じる最大曲げモーメントによる応力度です。最大曲げ応力度の公式は「σ=M/Z」です。Mは最大曲げモーメント、Zは部材の断面係数です。一般に、部材断面の設計では最大曲げ応力度が重要な値として用いられます。今回は、最大曲げ応力度の意味、公式、断面二次モーメントとの関係、例題について説明します。曲げ応力度、最大曲げ応力の詳細は下記が参考になります。

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

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記事を書いた人

ハナダユキヒロ/建築学生が学ぶ「構造力学」

難解な構造力学、建築構造の用語を分かりやすく解説する専門家。高等専門学校在学中から建築学生が学ぶ「構造力学」を運営。その後、国立大学大学院⇒組織設計事務所⇒弊サイト運営に従事している。

著書:「わかる構造力学/工学社」、「わかる構造力学 改訂版/工学社」

最大曲げ応力度とは?公式は?

最大曲げ応力度は部材断面に生じる、最大曲げモーメントによる応力度です。最大曲げ応力度の公式を下記に示します。下式より、最大曲げ応力度は最大曲げモーメント(最大曲げ応力)を断面係数で除した値です。あるいは、最大曲げ応力を断面二次モーメントで除した値に、中立軸から上端または下端までの距離(y)を掛け算した値です。

最大曲げ応力度の公式

上式より、最大曲げ応力度を求めるには、最大曲げモーメントの算定が必要です。最大曲げモーメントの求め方は下記をご覧ください。

最大曲げモーメントとは?1分でわかる意味、求め方と例題、集中荷重、片持ち梁、両端固定梁の計算

なお、曲げ応力度とは、単位断面積当たりに生じる「曲げモーメントによる軸方向応力度」です。下図をみてください。部材に曲げ応力(曲げモーメント)が作用すると、部材断面は湾曲し、部材の上端、下端では引張または圧縮の力が作用します。よって言い換えれば、最大曲げ応力度とは、最大曲げ応力により部材断面に生じる「最大または最小の軸方向応力度」です。

最大曲げ応力度

曲げ応力度、最大曲げ応力の詳細は下記が参考になります。

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

最大曲げ応力度と断面二次モーメントとの関係は?

下式より最大曲げ応力度は断面二次モーメントに反比例します。よって、最大曲げモーメントが等しくても、部材断面の断面二次モーメントが大きくなると最大曲げ応力度は小さくなります。

最大曲げ応力度と断面二次モーメントとの関係

断面二次モーメントの詳細は下記をご覧ください。

断面二次モーメントとは?1分でわかる意味、計算式、h形鋼、公式、たわみとの関係

最大曲げ応力度を求める例題は?

下図に示す梁に生じる最大曲げ応力度を求めましょう。P=10kN、L=6m、部材の断面係数は1000cm3です。

最大曲げ応力度を求める例題

まずは最大曲げモーメントを算定します。梁には集中荷重が作用しており、M=PL/4より


・最大曲げモーメント ⇒ M=PL/4=10×6/4=15kNm=15000000Nmm


です。前述より、最大曲げ応力度はM/Zです。断面係数の値をmm3の単位に変換すると1000cm3=1000000mm3なので


・最大曲げ応力度 ⇒ σ=M/Z=15000000÷1000000mm3=15N/mm2


です。

まとめ

今回は、最大曲げ応力度について説明しました。最大曲げ応力度とは、部材断面に生じる最大曲げモーメントによる応力度です。曲げ応力度は部材断面に生じる、曲げモーメントによる軸方向応力度なので、最大曲げ応力度は、最大曲げモーメントによる軸方向応力度の最大または最小値です。曲げ応力度、最大曲げ応力の詳細は下記が参考になります。

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曲げモーメントとは?わかりやすい意味、正負の考え方、記号と単位、曲げモーメントからせん断力を求める方法、公式、計算例は?

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