この記事の要点
角パイプの重量はメーカー規格の単位重量(kg/m)に長さを掛けて求め、角部の面取りにより実重量は理論値と異なる。
この記事では、角パイプの重量計算とは何か、角パイプの重量計算はどう計算するのか、角パイプの重量計算はどのような手順で行うのかを整理します。
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角パイプの重量計算では、角パイプ(角形鋼管)の寸法や重量はメーカーの規格などで決まっています。
メーカー規格では、「単位重量(kg/m)」という形で示されます。
よって長さを掛ければ、角パイプの重量が計算可能です。
角パイプの角部は面取りされているため、上記の方法により重量計算します。
今回は、角パイプの重量計算の方法、計算式、鉄の角パイプの重量について説明します。
鋼管の重量計算、単位重量など、下記が参考になります。
鉄骨の単位重量とは?7.85g/cm³の計算方法とPL・H形鋼・角パイプの重量表
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下図をみてください。これが角パイプ(角形鋼管)です。角形の中空断面ですね。角パイプの寸法、重量は、メーカーの規格により決まっています。実は、改めて計算する必要無く、メーカーの鋼材表を読み取れば良いです。
角部に注目してください。他記事では角パイプを左図のように示す場合がありますが、実際は違います。右図のように角部は面取りされています。
面取り部を考慮した「角パイプの断面積」を求めるのは案外面倒です。角パイプは、鋼材メーカーによる規格品がほとんどです。鋼材メーカーにより、角パイプの断面寸法と単位重量が示されています。単位重量はkg/mで示す値です。
よって、角パイプの重量計算は、メーカー規格の単位重量に角パイプの長さをかけて求める方が正確です。鋼材メーカーは、jfeや新日鉄住金などが有名です。無料で鋼材表をダウンロードできます。
https://www.jfe-steel.co.jp/products/building/assets/pdf/binran/binran_all.pdf
上記を踏まえたうえで、今回は面取り部を考慮しない角パイプの重量計算の式、計算方法について説明します。
単位重量、角パイプの意味など下記が参考になります。
鉄骨の単位重量とは?7.85g/cm³の計算方法とPL・H形鋼・角パイプの重量表
冷間成形角形鋼管(コラム)とは|BCR・BCP・STKRの違いと柱材
角パイプの重量計算式を下記に示します。角パイプの体積に、鋼の密度を掛けた式です。7.85は鋼の密度で、単位はt/m3です。
W=qV=7.85×L(2ht+2bt-4t2)
角パイプの幅をb、高さをh、厚みをt、長さをLとします。
下図をみてください。角部に面取りが無い角パイプを示します。前述したように、実際の角パイプとは違います。
物体の重量は、体積に密度を掛ければ計算できます。上記の記号を用いて、角パイプの断面積を求めると、
A=h×b-{(h-2t)×(b-2t)}
=2ht+2bt-4t2
です。上記に長さLをかければ角パイプの体積が計算できます。上式が正しいかどうか確認します。幅と高さが200、厚みが6mmの角パイプがあります。断面積を求めます。なお、メーカー規格によると、45.63cm2です。
A=2ht+2bt-4t2=2*20*0.6+2*20*0.6-4*0.62=46.56cm2
なので、メーカー規格と遠からずという値ですね。計算値と規格値の違いは、前述した面取り部の違いです。面取りがあるため、規格値の方がやや小さいです。
鉄(鋼)の密度は、7.85t/m3です。
注意頂きたいのが、7.9t/m3や7.9g/cm3と考えないことです。
「たかだか0.05」と思われるかもしれません。
それは間違いです。
チリも積もれば山になります。
1m3の鉄があります。
密度を7.9t/m3、7.85t/m3とした場合の、重量の比較をします。
7.90-7.85=0.05t
ですね。0.05tをkgに単位変換してください。50kgですね。計算が楽だから7.85を7.9とするだけで、50kgも結果に差があります。この差は随分大きいと思いませんか。
鉄(鋼)の密度は、下記も参考になります。
単位体積重量とは?1分でわかる意味、一覧、土と水の値、記号、求め方
混同しやすい用語
単位重量
単位重量とは、鋼材1メートル当たりの重量(kg/m)のことで、断面形状と密度から算出されるメーカー規格値のこと。
角パイプの重量(kg)が単位重量に長さを掛けて求める最終値であるのに対して、単位重量は1メートルあたりの質量であり、計算の中間値として使用される点が異なる。
角パイプの重量計算を整理した表を示します。
| 項目 | 計算式・内容 | 備考 |
|---|---|---|
| 重量計算式 | W=7.85×L×断面積 | 概算値(面取り未考慮) |
| 単位重量 | メーカー規格値(kg/m) | 正確な値はこちらを使用 |
| 鋼の密度 | 7.85 t/m3 | 7.9は誤り。差は50kg/m3 |
今回は角パイプの重量計算について説明しました。
意味が理解頂けたと思います。
まず、角パイプの重量は、鋼材メーカーの規格で決まっています。
メーカーの規格で示される重量が最も正確です。
正しい知識を持ちましょう。
その上で、角部に面取りが無い角パイプの重量計算を勉強してください。
断面積がわかれば簡単ですね。
規格値との違いも理解しましょう。
下記も参考になります。
50角パイプとは?1分でわかる意味、規格と重量、厚み、r、強度
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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。
