- 許容曲げ応力度ってなに？
- 計算式はどう書くの？
- F値との関係は？
- SS400やSM490の数値は？
- 長期と短期で値が違うってホント？
- 現場で意識する場面はある？
上記の様な悩みを解決します。
許容曲げ応力度は、構造設計の中でも特に「梁の設計」に直結する数値です。設計者が梁の断面を決めるとき、鉄骨の引張強さや降伏点だけを見ているわけではなく、曲げに対する「安全に出してよい応力の上限」を許容曲げ応力度として基準に置いています。施工管理側でも、鋼材の代用判断や追加補強の妥当性を考えるときに、この数値の意味が分かっていると会話の精度が一気に上がります。
なるべく分かりやすい表現で記事をまとめていくので、初心者の方にも理解しやすい内容になっているかなと思います。
それではいってみましょう！
許容曲げ応力度とは？
許容曲げ応力度とは、結論「部材が曲げ応力に対して安全に許容できる応力の上限値のこと」です。
英語では allowable bending stress。建築基準法・鋼構造設計規準・RC造設計規準などで部材ごとに細かく規定されている、構造設計の最重要数値のひとつです。
ざっくり整理すると、鋼材は引張強さや降伏点という「壊れる手前の応力」を持っていますが、設計ではその数値をそのまま使うわけにはいきません。実際にはバラつきや経年劣化、想定外の荷重などのリスクがあるので、降伏点よりもさらに低めに「安全に出していい応力」の上限を別途定めています。これが許容応力度で、その中でも「曲げ」に対するものが許容曲げ応力度です。
許容応力度は曲げ以外にも、引張・圧縮・せん断・支圧などの応力種類ごとに定められています。そのうち、梁の設計でいちばん影響が大きいのが「曲げ」なので、構造設計者が普段最も気にする数値が許容曲げ応力度になります。
ミルシートに載っている「降伏点345N/mm²」のような数字を、設計上どこまで安全側に寄せて使うかを決めているのが、この許容応力度の世界です。
許容曲げ応力度の計算式（基本）
鋼材の許容曲げ応力度（fb）は、F値（基準強度）から決まります。
鋼構造設計規準での基本式
- 長期：fb ＝ F ÷ 1.5
- 短期：fb ＝ F（短期は長期の1.5倍）
ここでいうF値（基準強度）は、降伏点と引張強さの70％のうち小さい方を使う数値で、鋼材種類ごとに法令で定められています。
例えばSS400の場合、F値は235N/mm²（板厚40mm以下のとき）です。これを上の式に当てはめると、
- 長期の許容曲げ応力度：235 ÷ 1.5 ≒ 156.7N/mm²
- 短期の許容曲げ応力度：235N/mm²
となります。「設計の数字は降伏点をそのまま使うわけじゃない」というのが、まずいちばん大事なポイントです。
[talk words=’F値・許容応力度・降伏点の関係を一発で覚えたいなら、「降伏点 → 0.7倍 → F値 → 1.5で割る → 長期許容応力度」のフローを描いてみるとイメージがしっくりきますよ。’ name=”” avatarimg=”https://seko-kanri.com/wp-content/uploads/2020/02/c-run.png” avatarsize=70 avatarbdcolor=#d0d0d0 avatarbdwidth=1 bdcolor=#d0d0d0]
SS400・SM490など鋼材種別の許容曲げ応力度
実務でよく使う代表的な鋼材の数値を整理しておきます。板厚40mm以下を想定した値です。
| 鋼材種類 | F値（N/mm²） | 長期 fb（N/mm²） | 短期 fb（N/mm²） |
|---|---|---|---|
| SS400 | 235 | 約156.7 | 235 |
| SM400A・B・C | 235 | 約156.7 | 235 |
| SN400A・B・C | 235 | 約156.7 | 235 |
| SM490A・B・C | 325 | 約216.7 | 325 |
| SN490B・C | 325 | 約216.7 | 325 |
SS400、SM400、SN400はいずれもF値235N/mm²で同じグループ、SM490とSN490はF値325N/mm²で「490番台」のグループ、というふうに整理しておくと暗記が楽です。
実際の設計で梁断面を決めるときは、この長期fb（156.7や216.7など）を超えないように、断面係数Z（または塑性断面係数Zp）を選んでいきます。
具体的に言うと、
- 長期に作用する曲げモーメント M を求める
- M ÷ Z ≦ fb（長期） を満たすように断面を選ぶ
という流れです。
H鋼やIビームなど、梁に使われる代表的な鋼材の規格や寸法はこちらの記事もあわせてどうぞ。
長期と短期の許容曲げ応力度の違い
許容応力度には「長期」と「短期」の2区分があり、これは鋼材の能力が違うわけではなく、想定する荷重の発生頻度・継続時間で使い分けます。
| 区分 | 想定する荷重 | 倍率 |
|---|---|---|
| 長期 | 自重・積載・建物使用中の常時荷重 | 基本値（F÷1.5） |
| 短期 | 地震・暴風・積雪などの一時的に大きく作用する荷重 | 長期の1.5倍 |
ざっくり言うと、
- 「ずっと作用し続ける荷重」に対しては安全率を高くとる（長期）
- 「短時間しか作用しない荷重」に対しては安全率を下げてもよい（短期）
という考え方です。
地震や台風で建物が壊れずに済むのは、短期の許容応力度が長期の1.5倍まで取れることで、設計上の余裕が一時的に拡大するからです。これがあるおかげで、梁・柱・ブレースなどの寸法を「常時の使用には十分」かつ「地震時にも壊れない」レベルでバランスよく決められます。
ブレース構造で短期荷重に対する評価がどう変わるかは、こちらが参考になります。
横座屈と許容曲げ応力度の補正
許容曲げ応力度には「横座屈」という、もうひとつの落とし穴があります。
横座屈とは、長くて細い梁が曲げを受けたときに、フランジが横方向にねじれるように座屈する現象のことです。これが発生すると、本来の許容曲げ応力度よりずっと低い応力で梁が破壊に至るリスクがあります。
そのため鋼構造設計規準では、横座屈を起こしやすい梁では許容曲げ応力度に低減係数（fb の補正）を掛けて、安全側に寄せた値を使うよう定められています。具体的な低減係数は梁の支点間距離・断面形状・補剛位置などから計算しますが、概ね以下のイメージです。
横座屈に関する整理
- 短い梁・補剛材で押さえてある梁：許容曲げ応力度はほぼ低減なし
- 長い梁で補剛材が少ない場合：fb が0.5〜0.8倍ほどに低減
- 長すぎる無補剛梁：横座屈が支配的になり、断面強度を発揮できない
施工管理側で気をつけたいのは、設計図に書かれた「フランジ補剛材（スチフナーなど）」を勝手に省略しないこと。これがあるからこそ低減なしの許容曲げ応力度が成立しているケースが多いので、現場での判断で省くと一気に強度設計の前提が崩れます。
ダイヤフラムやスチフナーといった補剛部材については、こちらが分かりやすいです。
施工管理で許容曲げ応力度が関わる場面
「設計者の数値でしょ？」と感じるかもしれませんが、施工管理でも次のような場面で意識する機会があります。
現場で許容曲げ応力度の発想が活きる場面
- 鋼材の代用検討（SS400をSM490に変更／逆方向の代用は基本NG）
- 設計変更時の梁断面差し替えの妥当性確認
- 大型機材の搬入計画で床梁の耐力をざっくり評価する場面
- 仮設梁・支保工の自社設計時の応力チェック
- 工場で発生した寸法ミス梁の現場補強の妥当性判断
- 既存改修工事で旧JIS鋼材（SS41など）の許容応力度を確認する場面
特に多いのが「設計変更で別の鋼材に置き換えたいです」という現場のリクエストです。SS400→SM490のように上位規格への変更は許容応力度が上がるので構造設計者の同意で済むケースが多いですが、逆の代用（SM490→SS400）は許容応力度が下がる方向なので、断面そのものを大きくしないと成立しません。
[talk words=’現場で「鋼材を代えていいか」と相談されたら、降伏点だけを比べるのではなく、許容曲げ応力度ベースで比較する習慣をつけておくと、構造設計者との会話が一気にスムーズになりますよ。’ name=”” avatarimg=”https://seko-kanri.com/wp-content/uploads/2020/02/c-run.png” avatarsize=70 avatarbdcolor=#d0d0d0 avatarbdwidth=1 bdcolor=#d0d0d0]
層間変形角や剛性率の評価でも、鋼材の許容応力度が直接参照されています。
許容曲げ応力度に関する情報まとめ
- 許容曲げ応力度とは：曲げに対して安全に許容できる応力の上限値
- 計算式（基本）：長期 ＝ F ÷ 1.5、短期 ＝ F
- F値：鋼材種別で決まる基準強度（SS400=235、SM490=325 など）
- 鋼材別の長期fb：SS400→約156.7、SM490→約216.7（板厚40mm以下）
- 長期と短期の違い：常時荷重には長期、地震・暴風には短期（1.5倍）
- 横座屈の補正：長く細い梁ではfbが低減、補剛材で守るのが基本
- 施工管理での扱い：鋼材代用、設計変更、改修時の評価で重要
以上が許容曲げ応力度に関する情報のまとめです。
一通り許容曲げ応力度の基礎知識は理解できたかなと思います。「F値→1.5で割る→長期許容応力度」というシンプルなフローを覚えておけば、構造計算書を読むときの数値の意味が一気に分かりやすくなりますよ。
合わせて読みたい関連記事はこちらです。