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コンクリートの静弾性係数は?1分でわかる意味、数値、計算(算出)、圧縮強度との関係

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コンクリートの静弾性係数(せいだんせいけいすう)は、コンクリートの単位体積重量や設計基準強度(圧縮強度)に比例します。よって鋼のように決まった値(2.05×105N/m㎡)では無いです。コンクリートの静弾性係数は、計算式から求める必要があります。なお静弾性係数は、「ヤング係数」「弾性係数」ということも多いです。


今回は、コンクリートの静弾性係数の意味、数値、計算(算出)、圧縮強度との関係について説明します。ヤング係数の意味は下記をご覧ください。

ヤング係数とは?求め方と公式、単位、材料ごとの値【図解】

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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」

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コンクリートの静弾性係数は?数値

コンクリートの静弾性係数(せいだんせいけいすう)は、下式で計算します。鋼のように一定の値ではなく、単位体積重量(γ)や設計基準強度(Fc)に比例します。


E=3.35×104×(γ/24)2×(Fc/60)1/3


静弾性係数は、単に「弾性係数」や「ヤング係数」といいます。また静弾性係数と似た用語に「動弾性係数」もあります。動弾性係数は供試体に振動を与えて算出します。一方、静弾性係数は、応力とひずみの関係から求めます。弾性係数(ヤング係数)の詳細は下記が参考になります。

ヤング係数とは?求め方と公式、単位、材料ごとの値【図解】


下図をみてください。コンクリートの応力―ひずみ関係の概略図です(設計基準強度試験時)。


図 コンクリートの静弾性係数


鋼の応力ひずみ線図と比べて、直線部分が少なく曲線を描いています。つまり静弾性係数も一定ではないです。前述の静弾性係数を求める式は、全国で実施された設計基準強度試験の「実験結果」に基づき求められたものです。

コンクリートの静弾性係数の計算(算出)方法

コンクリートの静弾性係数の計算式を下記に示します。


E=3.35×104×(γ/24)2×(Fc/60)1/3


実際に静弾性係数を計算しましょう。γ=23、Fc=24とします。計算結果は下記の通りです。


E=3.35×104×(γ/24)2×(Fc/60)1/3=3.25×104N/m㎡


上記の通り、コンクリートの静弾性係数は、鋼の1/10程度になりましたね。鋼のヤング係数は下記をご覧ください。

ss400のヤング率とは?1分でわかる意味、n/mm2、kgf/mm2

コンクリートの静弾性係数と設計基準強度の関係

コンクリートの静弾性係数は、設計基準強度に比例します。コンクリートの設計基準強度は「24N/m㎡」が一般的です。27⇒30⇒33…と強度を上げるに従い、静弾性係数も高くなります(かたくなる)。


「当たり前だな…」と思うかもしれませんが、鋼は強度を大きくしても静弾性係数は一定です。強度を大きくすると静弾性係数も大きくなるのは、コンクリートならではの特長です。コンクリートの設計基準強度は、下記が参考になります。

コンクリートの設計基準強度と引張強度の関係は?1分でわかる意味、試験

まとめ

今回はコンクリートの静弾性係数について説明しました。意味や数値が理解頂けたと思います。コンクリートの静弾性係数は一定の値が無いです。単位体積重量や設計基準強度に比例するため、計算式から求めます。計算式を暗記する必要は無いですが、計算内容の意味は理解しましょうね。下記も参考になります。

ヤング係数とは?求め方と公式、単位、材料ごとの値【図解】

コンクリートの設計基準強度と引張強度の関係は?1分でわかる意味、試験

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