この記事の要点
ヤング係数(弾性係数E)の代表値は、鉄鋼:205,000N/mm²(205GPa)、コンクリート:21,000〜29,000N/mm²(Fc依存)、アルミニウム:70,000N/mm²、木材:5,000〜10,000N/mm²(樹種・方向依存)です。
建築の構造計算ではたわみ計算(δ=5wL⁴/384EI等)でヤング係数を使います。
材料が変わると同じ断面でも剛性(EI)が変わりたわみ量が異なります。
横弾性係数G(せん断弾性係数)はE/(2(1+ν))で求め、鉄鋼では約79,000N/mm²です。
ヤング係数が大きいほど変形しにくく(かたい)、構造部材の剛性・たわみ計算(EI値)に直接影響します。
【管理人おすすめ!】セットで3割もお得!約1,100語の用語集+476点の図解集セット⇒ 建築構造がわかる基礎用語集&図解集セット
ヤング係数の一覧(鋼材、アルミ、木材、金属のヤング係数)は下記の通りです。
| 材料 | ヤング係数 | |
| Gpa | N/mm2(Mpa) | |
| 鋼(炭素鋼) | 206 | 206000 |
| アルミニウム | 70.3 | 70300 |
| 亜鉛 | 108.4 | 108400 |
| 真鍮(黄銅) | 100.6 | 100600 |
| ステンレス | 193 | 193000 |
| ジュラルミン | 71.5 | 71500 |
| 鋳鉄 | 100~180 | 100000~180000 |
| 銅 | 129.8 | 129800 |
| 鉛 | 16.1 | 16100 |
| チタン | 115.7 | 115700 |
| ガラス | 71.6 | 71600 |
| すぎ | 7.35(繊維方向)、0.59(繊維直交方向) | 7350(繊維方向)、590(繊維直交方向) |
| まつ | 7.35(繊維方向)、0.59(繊維直交方向) | 7350(繊維方向)、590(繊維直交方向) |
| ポリエチレン | 4~1.3 | 400~1300 |
| アクリル樹脂 | 3.14 | 3140 |
なお、コンクリートのヤング係数は、コンクリートの設計基準強度、単位体積重量の大きさに応じて値が変わります。コンクリートのヤング係数の求め方、ヤング係数の詳細は下記が参考になります。
コンクリートのヤング係数は?3分でわかる意味と求め方、計算、fc24、fc30、圧縮強度との関係
ヤング係数(弾性係数)とは?求め方と公式、単位、材料ごとの値【図解】
100円から読める!ネット不要!印刷しても読みやすいPDF記事はこちら⇒ いつでもどこでも読める!広告無し!建築学生が学ぶ構造力学のPDF版の学習記事
横弾性係数の一覧を下記に示します。
【表 横弾性係数の一覧】
| 材料 | ヤング係数E(N/mm2)((kgf/cm2)) | せん断弾性係数G(N/mm2)((kgf/cm2)) | ポアソン比ν |
| 鉄骨 | 2.05×105(2.1×106) | 79,400(810,000) | 0.3 |
| 鉄筋 | 2.05×105(2.1×106) | 79,400(810,000) | 0.3 |
| 普通コンクリート(軽量コンクリート) | 3.35×104×(γ/24)2×(Fc/60)1/3 (2.1×105×(γ/2.3)1.5×√(Fc/200) | (1/2.4)E | 0.2 |
| アルミニウム合金 | 68,600(700,000) | 26,500(270,000) | 0.3 |
横弾性係数の詳細は下記も参考になります。
横弾性係数(せん断弾性係数)の一覧:材料別の値と縦弾性係数との関係
混同しやすい用語
ヤング係数(縦弾性係数・E)
引張・圧縮方向(軸方向)の応力度とひずみの比率。
部材の軸方向変形に関する剛性指標。
一覧表では「E」で表記。
鋼:205GPa、アルミ:70GPa、木材:約10GPa。
横弾性係数(せん断弾性係数・G)
せん断方向(軸に直角)の応力度とひずみの比率。
せん断変形に関する剛性指標。
G=E/2(1+ν)の関係でヤング係数と連動している。
せん断力計算ではGを使う点がEとの違い。
今回は、ヤング係数の一覧を示しました。
ヤング係数は材料そのもののかたさ(変形のしにくさ)です。
ヤング係数が大きい材料ほど変形しにくい(かたい)ため、前述の表より、金属材料はかたく、非金属材料は柔らかいことがわかります。
ヤング係数の詳細は下記が参考になります。
ヤング係数(弾性係数)とは?求め方と公式、単位、材料ごとの値【図解】
ヤング率とは?一覧・単位と弾性率・剛性・ひずみとの関係(鉄・アルミ・コンクリート)
【管理人おすすめ!】セットで3割もお得!約1,100語の用語集+476点の図解集セット⇒ 建築構造がわかる基礎用語集&図解集セット
▶ 建築士試験ではどう問われる?
この論点は建築士(構造)で出題されます。実際の問題と解き方は 建築材料の過去問解説(分野別・全年度)(無料)で確認できます。
鋼材・アルミ・コンクリートのヤング係数の代表値は?
鋼(炭素鋼)は約206GPa(206000N/mm2)、アルミは約70.3GPa。コンクリートは設計基準強度Fcや単位体積重量により値が変わる。
ヤング係数が大きい材料の特徴と、金属・非金属の傾向は?
ヤング係数が大きいほど変形しにくい(かたい)。一般に金属材料はかたく、非金属材料は柔らかい傾向がある。
ヤング係数(縦弾性係数E)と横弾性係数(せん断弾性係数G)の関係は。鉄骨のG・νは?
G=E/{2(1+ν)}の関係がある。鉄骨はG≒79400N/mm2、ポアソン比ν=0.3。
