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建築士の必要知識 構造設計の必要知識「構造材料の許容応力度等（鋼材炭素鋼）」 <トップページ>へ |
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＜構造設計の必要知識＞＜構造材料の許容応力度等（鋼材・炭素鋼）＞ 鋼材（炭素鋼）の許容応力度は，建築基準法施行令第９０条及びＨ１２告示第２４６４号で定められています。鋼材の種類（ＳＳ４００とかＳＮ４９０Ｂとか）に応じて基準強度Ｆが告示で定められていて，令第９０条で， 長期許容応力度の圧縮，引張，曲げ：Ｆ／1.5 長期許容応力度のせん断：Ｆ／1.5／√３ 短期は長期の1.5倍 と定められ， 材料強度は，令第９６条で短期とイクオールが原則ですがＪＩＳ鋼材について1.1倍できることになっています。 |
<参考> <各鋼材の断面形状> |
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＜構造設計の必要知識＞＜構造材料の許容応力度等（鋼材・炭素鋼）＞ 上記の許容応力度は，鋼材の素材としてのものでして，鋼材の許容応力度は，圧縮座屈，曲げ座屈を考慮しなければいけないので，さらに複雑になります。 そのことが，Ｈ１３告示第１０２４号で規定されています。長期・短期の許容応力度も材料強度も，圧縮座屈，曲げ座屈を考慮したものと上記との小さい方を用いることになっています（材料強度には曲げ座屈の低減式がありません）。 |
<鋼材断面と断面性能> どの寸法の鋼材があって，その断面の断面性能がいくらであるかを解説した便利なＨＰがあります。 このＨＰでは，許容応力度の計算もできます。 |
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＜構造設計の必要知識＞＜構造材料の許容応力度等（鋼材・炭素鋼）＞ 圧縮座屈を考慮した許容応力度は，圧縮を受ける材の有効細長比λによって低減されるようになっています。限界細長比Λとの比較で，λ≦Λの場合とλ＞Λの場合とで式が違います。 限界細長比Λ＝1500／√(Ｆ／1.5) で，例えばＳＮ４００はＦ＝２３５ですから，Λ＝119.8となります。 限界細長比よりも小さければ圧縮座屈しないのでは？という気もしますが，λ＝Λの時の長期許容応力度は65.8ですので，半分以下になっています。 圧縮の許容応力度の算出でいつも議論になるのが，「有効座屈長さって何？」があります。 有効座屈長さとは，圧縮を受ける材の両端がピン接合になって長さ方向にのみ変位するようになっている場合のその材の長さのことです。 ※ 材料強度は計算式が違っていて，短期許容応力度を1.1倍したものより少し大きいです。 ※ 式の記載は省略しました。告示を見るか，例えば「鋼構造設計便覧（ＪＦＥスチール）」にありますから見てください。 |
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＜構造設計の必要知識＞＜構造材料の許容応力度等（鋼材・炭素鋼）＞ 曲げ座屈を考慮した許容応力度は，圧縮よりもさらに複雑です。 まず，計算式が３つに分かれています。 ① Ｈ形鋼の強軸に曲げを受ける場合 ② 鋼管，箱型断面，Ｈ形鋼の弱軸に曲げを受ける場合 ③ みぞ形鋼など荷重面内に対称軸を有しない材の場合 ②では，曲げ座屈による低減はありません。 ③は，89000／(lb・h/Af)で，①は，③の式に加えてＦ(2/3-4/15・(lb/i)^2/CΛ^2)の大きい方によるものです。 曲げの許容応力度を算出する時に必要な，ｈは曲げ材の丈，iはＴ形断面の断面２次半径，Afはフランジの断面積で，Ｈ形鋼の断面形状で決まってくる数値です。iは断面表に書いてあるものですが，Afは書いていないようですからフランジ幅と厚さを掛け算して算出しなければいけません。 Λは圧縮座屈の時のものと同じです。Ｃはその梁の両端に作用するモーメントの大きさで変化する係数です。その梁の全域に同じモーメントが作用しているとＣ＝１でも最も小さく，両端のモーメントが逆向きで梁中央でモーメントが０になっている場合が最も大きいです。Ｃが小さい方が許容応力度は小さくなります。 最後のlbは，圧縮フランジの支点間距離です。圧縮フランジが面外に拘束されている間の距離です。 ※ 式の記載は省略しました。告示を見るか，例えば「鋼構造設計便覧（ＪＦＥスチール）」にありますから見てください。 |
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＜構造設計の必要知識＞＜構造材料の許容応力度等（鋼材・炭素鋼）＞ 鋼材の許容応力度等を一覧表にするのは結構たいへんですが，やってみました。 圧縮の許容応力度は，有効細長比によって変化しますので，有効細長比をいくつか例示してそれに対応する許容応力度を表にしています。 <鋼材の素材としての許容応力度等と圧縮座屈を考慮した許容応力度等> 曲げの許容応力度はさらに複雑です。 |
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[このページの公開年月日]２０１５年６月１日
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