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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

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コンクリートのヤング係数は「E=3.35×104×(γ/24)2×(Fc/60)1/3」で算定します。γはコンクリートの単位体積重量、Fcはコンクリートの設計基準強度です。コンクリートのヤング係数は、鋼のように一定値(2.05×105)では無く、Fcが大きいほどヤング係数も大きくなります。なおγは23kN/m3です。


今回はコンクリートのヤング係数の意味と求め方、計算、fc24、fc30の値、圧縮強度との関係について説明します。ヤング係数の意味など下記も参考になります。

ヤング係数(ヤング率)ってなに?1分でわかるたった1つのポイント

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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コンクリートのヤング係数は?求め方、単位容積重量との関係

コンクリートのヤング係数Eは下記の計算式で求めます。つまり、コンクリートのヤング係数は、鋼のように一定値では無いです。


E=3.35×10^4×(γ/24)^2×(Fc/60)^(1/3)


γはコンクリートの単位体積重量(=23kN/m3)、Fcはコンクリートの設計基準強度をいれます。コンクリートの設計基準強度とは、いわゆる圧縮強度のことです。詳細は下記をご覧ください。

設計基準強度と品質基準強度の違いと、5分で分かるそれぞれの意味


上式の通り、コンクリートの設計基準強度が大きいほど、ヤング係数も大きくなります。鋼の場合、いくら強度の大きな材質を用いても剛性は変わりません。


よって鉄筋コンクリート造では、設計基準強度を大きくすればヤング係数が大きくなり、建物としての「剛性向上」に寄与します。剛性が大きくなれば「変形が小さくなる」ので、鋼構造には無いメリットと言えるでしょう。


ヤング係数、剛性の詳細は下記が参考になります。

ヤング係数(ヤング率)ってなに?1分でわかるたった1つのポイント

剛性とは?本当に分かる剛性の計算、単位、強度との違い、バネ定数


またコンクリートの応力ひずみ曲線を描くと、下図のように直線部分が短く、ほとんど曲線ということも理解してください。


図 コンクリートの応力ひずみ曲線


よってコンクリートのヤング係数は、セカントモジュラスをとります。この考え方は、下記の書籍などが参考になります。

コンクリートのヤング係数の計算

実際にコンクリートのヤング係数を計算します(といっても、値を代入するだけです)。計算式に「1/3乗」を含んでいるので、エクセルに計算式を組んでおくと簡単です。


γ=23、Fc=30とします。


E=3.35×10^4×(γ/24)^2×(Fc/60)^(1\/3)=3.35×10^4×(23/24)^2×(30/60)^(1\/3)=24419 N\/m㎡


となります。

コンクリートのヤング係数と圧縮強度の関係、fc24、fc30の値

コンクリートのヤング係数は圧縮強度が大きくなるほど、大きくなります。Fc24、Fc30のコンクリートのヤング係数を下記に示します。


fc24 ⇒ 22668 N/m㎡

fc30 ⇒ 24419 N/m㎡


1割程度、ヤング係数が大きくなっていることが分かりますね。

まとめ

今回はコンクリートのヤング係数について説明しました。コンクリートのヤング係数は「E=3.35×104×(γ/24)2×(Fc/60)1/3」で算定します。この式を暗記する必要は無いですが「ヤング係数は設計基準強度に比例する」ことは理解しましょう。下記も併せて勉強しましょうね。

ヤング係数(ヤング率)ってなに?1分でわかるたった1つのポイント

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