- 圧縮応力ってどんな応力？
- 公式は？
- 計算方法を例で見たい
- 引張応力との違いは？
- 許容値の目安は？
- 建築のどこで使う？
- 試験での出題パターンは？
上記の様な悩みを解決します。
圧縮応力は構造力学の基本中の基本ですが、柱・ボルト・コンクリート部材で必ず登場する応力です。引張応力と対になる概念で、材料ごとに耐力性能が大きく違うため、設計実務では「どの材料の何が効くか」を判断する根拠になります。
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！
圧縮応力とは？
圧縮応力とは、結論「部材が押し縮められる方向に作用したとき、内部で発生する単位面積あたりの抵抗力」のことです。英語では Compressive Stress、記号は σc で表します。
柱に上から重さがかかる、ボルトを締め付ける、コンクリートに荷重がかかる、といった「圧縮側」の力の場面で発生する応力ですね。僕としては、圧縮応力は「コンクリートが本領を発揮するシーン」という位置づけで捉えていて、引張応力と並べて理解するとRC造の発想が一気に腹落ちするテーマだなと思っています。
応力そのものの基礎概念はこちらに整理しています。
圧縮応力の公式
公式は引張応力と同じく、力÷断面積です。
σc = P / A
σc が圧縮応力（N/mm²、MPa）、P が圧縮荷重（N）、A が断面積（mm²）。単位は N/mm² が標準で、これは MPa（メガパスカル）と同じ値なので、現場では N/mm² と MPa を混在で使います。圧縮応力は通常マイナス記号で表記することもありますが、絶対値で扱うのが実務的には多いですね。
圧縮応力の計算例
具体例で感覚をつかみます。
例1：H鋼の柱
H-200×200の柱（断面積 A = 6,353 mm²）に 500 kN の鉛直荷重がかかる場合。
σc = 500,000 / 6,353 ≒ 78.7 N/mm²
SS400 鋼材の許容圧縮応力（長期）は概ね 156 N/mm² なので、十分に余裕があります。
例2：コンクリート柱
柱断面 500×500mm（A = 250,000 mm²）に 2,000 kN の荷重がかかる場合。
σc = 2,000,000 / 250,000 = 8.0 N/mm²
普通コンクリート Fc24（基準強度24 N/mm²）の長期許容圧縮応力は約 8 N/mm² なので、ぎりぎり許容内。実務的にはもう少し余裕を見るために断面を大きくします。
例3：アンカーボルト
M16 のアンカーボルト（有効断面積 A = 157 mm²）が圧縮側で 20 kN を受ける場合。
σc = 20,000 / 157 ≒ 127 N/mm²
SNR400B の長期許容圧縮応力 157 N/mm² 以下なので OK。アンカーボルトの規格は別記事で詳しく整理しています。
引張応力との違い
両者は「向きが逆」だけのように見えますが、材料ごとに耐力性能が大きく違うので、設計実務上は厳密に区別します。
| 観点 | 圧縮応力 | 引張応力 |
|---|---|---|
| 方向 | 部材を縮ませる | 部材を伸ばす |
| 記号 | σc | σt |
| コンクリート | 強い（24〜60 N/mm²） | 極めて弱い（圧縮の1/10〜1/13） |
| 鋼材 | 引張と同等 | 引張と同等 |
| 木材 | 引張より弱い | 引張に強い |
| 設計上の注意 | 細長部材は座屈 | 接合部の破断 |
特にコンクリートは「圧縮には強いが引張に極端に弱い」のが大原則。だから引張側に鉄筋を入れる「鉄筋コンクリート（RC）」が発明されたわけです。RC造の基礎知識はこちらに整理しています。
圧縮応力の許容値
代表的な材料の長期許容圧縮応力を整理します。
| 材料 | 長期許容圧縮応力 |
|---|---|
| 普通コンクリート Fc21 | 7.0 N/mm² |
| 普通コンクリート Fc24 | 8.0 N/mm² |
| 普通コンクリート Fc30 | 10.0 N/mm² |
| 高強度コンクリート Fc60 | 20.0 N/mm² |
| SS400 鋼材 | 156 N/mm² |
| SM490 鋼材 | 216 N/mm² |
| 木材（杉、繊維方向） | 約 7〜9 N/mm² |
| 木材（ヒノキ、繊維方向） | 約 10〜12 N/mm² |
短期許容応力は長期の1.5倍が一般的（地震時など）で、建築基準法・関連告示で定められています。
圧縮応力が主役になる建築部位
実務で圧縮応力が主役になる部位を整理します。
- 柱（鉛直部材）：自重・積載荷重・地震時の鉛直成分
- 基礎・支持杭：地盤からの反力を常時圧縮
- 圧縮ブレース：地震時に圧縮側、座屈で耐力が決まる
- アーチ・トラスの圧縮材：アーチ橋や屋根トラス
- プレストレストコンクリート：PC鋼材で事前に圧縮を導入
僕としても、現場で柱や杭の設計図を見るときは「ここは圧縮支配だな」「ここは引張も効くな」を頭に置きながら読むと、構造設計者の意図がぐっと見えやすくなるなと感じています。柱脚の納まりや杭基礎の話はこちらも参考に。
圧縮応力に関する注意点
設計・実務で押さえたい3点。
注意点①：細長比と座屈
圧縮材は「圧縮応力＝荷重÷断面積」だけでは設計できません。細長い部材は座屈（曲がって破壊）するので、座屈荷重を別途計算する必要があります。一般に細長比 λ＝有効座屈長 L / 断面二次半径 i で評価します。座屈の詳細はこちら。
注意点②：短期と長期の使い分け
長期＝建物自重＋積載荷重、短期＝地震・風・施工時の一時的荷重、というふうに荷重種別で許容応力度の値が変わります。短期は長期の1.5倍ですが、コンクリートの初期強度が低い段階での圧縮には注意が必要です。
注意点③：コンクリートの引張は無視する慣習
コンクリート断面の構造計算では、引張側の応力は基本的に「ゼロ（無視）」として扱うのが慣習で、引張は鉄筋がすべて負担する前提で設計します。RC造の構造図を読むときの大前提として頭に入れておきましょう。
圧縮応力に関する情報まとめ
- 圧縮応力とは：部材を押し縮める方向に発生する単位面積あたりの内部応力
- 公式：σc = P / A、単位は N/mm²（=MPa）
- 計算例：H鋼500kNで約79N/mm²、コンクリ柱2,000kNで8.0N/mm²
- 引張応力との違い：コンクリは圧縮に強く引張に弱い、鋼材は両側同等
- 許容値：コンクリFc24で8、SS400で156、SM490で216 N/mm²
- 建築部位：柱／基礎・杭／圧縮ブレース／アーチ／PC鋼材
- 注意点：細長比と座屈／短期長期／コンクリ引張は無視
以上が圧縮応力に関する情報のまとめです。
圧縮応力は構造設計の入口ですが、「コンクリは圧縮に強く引張に弱い」「鋼は両方同等」「細長部材は座屈する」の3点を押さえるだけで、構造図の読み解き方が一気に楽になります。一通り基礎知識は網羅できたかなと思います。
合わせて読みたい記事はこちら。