開断面とは？1分でわかる意味、読み方、閉断面との違い、ねじれ、座屈との関係
この記事の要点
開断面はH形や溝形のように断面が閉じていない形状で、閉断面（角形・円形）に比べてねじれ剛性が低く横座屈しやすい。
この記事では、開断面とは何か、閉断面とどう違うのか、座屈とどう関係するのかを整理します。
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開断面とは、H形や溝形のように断面が閉じていない形状です。
角形（箱型）や円筒（円形中空断面）のように、閉じた断面を閉断面といいます。
今回は開断面の意味、読み方、閉断面との違い、ねじれ、座屈との関係について説明します。
似た用語に、薄肉開断面があります。
詳細は、下記が参考になります。
薄肉の読み方は「うすにく」｜厚み1.6〜3.2mm・軽量鉄骨・薄肉断面の種類
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開断面とは？
開断面は、H形や溝形のように断面が閉じていない形状です。下図をみてください。これが開断面です。
また、角形（箱型）や円筒の断面を「閉断面」といいます。下図に閉断面を示します。
開断面と閉断面を見比べてください。「断面が閉じる、閉じていない」の意味が、理解頂けたと思います。
角形鋼管、円筒の意味、詳細は下記が参考になります。
冷間成形角形鋼管（コラム）とは｜BCR・BCP・STKRの違いと柱材
円筒の面積の求め方｜側面積・底面積・表面積の公式と建築柱・配管計算への活用
開断面の読み方
開断面は「かいだんめん」と読みます。閉断面の読み方は「へいだんめん」です。薄肉開断面は、「うすにくかいだんめん」と読みます。
開断面と閉断面の違い
開断面と閉断面の違いを下記に示します。
開断面 ⇒ H形や溝形のように、断面が閉じていない形状のこと
閉断面 ⇒ 角形（箱型）、円筒のように、断面が閉じている形状のこと
後述しますが、開断面は閉断面に比べて座屈やねじれの問題が大きいです。鉄骨部材では、ねじれ曲げを受ける部材に、開断面を使いません。ねじれ曲げの意味は、下記が参考になります。
開断面とねじれの関係
開断面は、ねじれの影響を受けやすいです。H形鋼や溝形鋼などの開断面は、ねじれモーメントに対する抵抗力が低いです。鉄骨造の設計では、ねじれ曲げが起きないよう部材配置することが基本です。
ただし、どうしてもねじれ曲げが生じる場合、開断面ではなく閉断面を使うと良いでしょう。またH形鋼でも、両側にプレートを溶接して閉断面にする方法もあります。ねじれ曲げの詳細は、下記が参考になります。
開断面と座屈の関係
開断面は、座屈に対する抵抗力も低いです。下図をみてください。H形鋼には強軸と弱軸があります。弱軸回りに対する断面性能は、強軸に対して極端に落ちます。
よって、圧縮力が作用する柱は、座屈への抵抗力が高い角形鋼管を使います。梁はH形鋼を使いますが、横座屈が起きないよう横補剛材の配置が必要です。
座屈に対する抵抗性を判断する指標に細長比、断面二次半径があります。下記の記事も併せて勉強しましょう。
混同しやすい用語
閉断面
角形や円筒のように断面が閉じた形状。
開断面とは異なりねじれ剛性が高く、横座屈が生じにくい特性を持つ。
開断面と閉断面を整理した表を示します。
| 項目 | 開断面 | 閉断面 |
|---|---|---|
| 代表形状 | H形鋼・溝形鋼 | 角形鋼管・円筒 |
| ねじれ剛性 | 低い | 高い |
| 横座屈 | 起きやすい | 起きにくい |
まとめ
今回は開断面について説明しました。
意味が理解頂けたと思います。
開断面は、断面が閉じていない形状です。
H形や溝形があります。
逆に、断面が閉じた形状を閉断面といいます。
閉断面には角形鋼管があります。
開断面は座屈やねじれが起きやすいです。
下記の記事も併せて勉強しましょうね。
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意味を読んで終わりにせず、実際に理解できているかチェックしてみましょう。
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