角パイプの断面係数は？1分でわかる意味、公式、計算、規格、rの関係
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角パイプの断面係数は、鋼材表の規格から読むことが多いですが、公式や計算方法を覚えると良いでしょう。規格に無い角パイプの断面係数の計算で、役に立ちます。ただし、角パイプの角度は半径ｒの曲率が付いています。今回は、角パイプの断面係数と意味、公式、計算、規格、rの関係について説明します。
角パイプには、STKRとBCRがあります。規格は、下記が参考になります。
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角パイプの断面係数は？
角パイプを下図に示します。下図のように、縦と横の長さが同じ、正方形のタイプが多いです。よって、一般的に用いる角パイプの断面係数は、縦と横で同じ値です。
上図の通り、角パイプは中が空洞の鋼材です。断面係数は、正方形の断面係数と少し違います。また、実際に用いる角パイプは、角部が丸みを帯びています。角部が直角のものに比べて、やや断面係数が小さいです。※計算で確認しましょう。
角パイプの断面係数は、メーカーの規格で決まっています。角パイプにはSTKRとBCRなどの種類があります。角パイプの断面係数は下記が参考になります。
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角パイプの断面係数と公式
角パイプの断面係数の公式は、下記です。
Z=( bh3－b1h13) /6h
上式は縦と横の長さが違う、長方形の角パイプをイメージした断面係数です。正方形の場合、b=hなので、
Z=( h4－h14) /6h
です。記号の意味は、下図を確認しましょう。
断面係数の意味は、下記が参考になります。
角パイプの断面係数の計算
角パイプの断面係数を実際に計算しましょう。断面は、300×300×6mmとします。値を公式に当てはめます。
Z=( h4－h14) /6h＝( 304－28.84) /6×30=677cm3
規格値によると、660cm3です。計算値よりやや小さいですね。実際の角パイプは、角部に曲率が付くためです。
角パイプの断面係数の規格
角パイプの断面係数の規格は、下記が参考になります。STKR、BCRなどの種類があります。両者を比較すると、同じ断面でも微妙に断面係数の値が違います。これは、角部の曲率半径の影響です。
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角パイプの断面係数とrの関係
角パイプを下図に示します。角部をみてください。半径ｒの分、曲率が付いています。角部が直角の断面と比較してください。
曲率ｒの付いた方が、断面が小さく見えますよね。前述の計算で確認したように、実際、計算値と規格値では、規格値の方が小さいです。角パイプの断面係数は、必ず規格値を使いましょう。
まとめ
今回は角パイプについて説明しました。意味が理解頂けたと思います。角パイプの断面係数は、鋼材表の規格を読むことが多いです。規格に無い角パイプを使うこともあるので、公式や計算方法を理解しましょう。下記も参考になります。
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