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

この記事の要点

コンクリートのヤング係数（静弾性係数）はEcで表し、設計基準強度Fcが大きいほど大きくなります。

Fc24のヤング係数は約22000N/mm2（2.2×10⁴MPa）・Fc30では約24000N/mm2程度の目安となります。

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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。

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。

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。

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。

日本建築学会日本建築学会 2018年12月

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。

コンクリートのヤング係数を整理した表を示します。