鋼管の外径とは｜内径・肉厚との関係とJIS規格の読み方をわかりやすく解説
この記事の要点
鋼管柱の断面設計で規格表を見るとき、「外径」「内径」「肉厚」の関係を正確に把握していないと断面積の計算が合わなくなる。
外径と肉厚から内径を求める手順は単純だが、整理しておくと計算が速くなる。
この記事では鋼管の外径の意味・内径・肉厚との関係・JIS規格表の読み方を解説する。
この記事では、鋼管の外径とは何か、肉厚とどう関係するのかを整理します。
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鋼管は、円形の中空断面です。
よって外径と、内径（外径から管の厚みを控除した値）があります。
鋼管の外径は、菅の両端部の長さです。
今回は鋼管の外径、意味、内径、肉厚との関係、鋼管の規格について説明します。
鋼管の規格は、中空断面の意味は、下記の記事も参考になります。
一般構造用炭素鋼鋼管（STK400）とは｜読み方・単位重量・規格
中空断面とは？断面係数・断面二次モーメントの計算と座屈への影響
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鋼管の外径とは？
鋼管は、円形の中空断面です。下図をみてください。この長さが、鋼管の外径です。
外径の意味は、下記が参考になります。
中空断面のため、鋼管には内径があります。下図をみてください。この長さが内径です。
鋼管の外径を表す記号にφやDがあります。Dは直径を表す記号です。ただし、設備用配管の表す場合、φは内径を示すこともあります。φの意味、外径との関係は下記が参考になります。
φ（ファイ）とは？直径を示す記号の意味・読み方・使い方と表記
鋼管の外径と内径、肉厚との関係
鋼管の外径をD、内径をｄとします。鋼管の板厚（肉厚）をｔとするとき、Dとｄ、ｔの関係は下記の通りです。
ｄ＝D－2ｔ
下図を見てください。前述したように鋼管は中空断面です。板厚ｔが大きくなると内径は小さくなります。
また、外径が大きいほど内径も大きいですね。では、鋼管の断面性能は、「外径と肉厚」のどちらを大きくした方が良いでしょうか。
鋼管の断面係数を求めれば分かります。鋼管の断面係数を下記に示します。
Z=0.0982(D^4－d^4)/d
上式より、外径が大きいほど断面係数も大きくなります。また、肉厚ｔを大きくすればZは向上しますが、外径を大きくした方が、効率が良いです。上式を用いて、実際にZの値を計算しましょう。
肉厚、外径を同じ鋼材量だけ増やしたとき、どちらのZが大きくなるか確認してみましょう。鋼管の断面係数は、下記が参考になります。
鋼管の外径、内径の関係は下記が参考になります。
一般構造用炭素鋼鋼管（STK400）とは｜読み方・単位重量・規格
鋼管の外径と規格
鋼管の外径と規格を下図に示します。
その他、鋼管の規格は下記も参考になります。
一般構造用炭素鋼鋼管（STK400）とは｜読み方・単位重量・規格
混同しやすい用語
内径
内径は外径から肉厚の2倍を差し引いた値（d=D-2t）であり、外径とは異なる寸法である。
設計では外径と内径を混同しないよう注意が必要。
鋼管の外径を整理した表を示します。
| 項目 | 記号 | 説明 |
|---|---|---|
| 外径 | D（φ） | 鋼管の外側の直径 |
| 内径 | d | d＝D－2t で求まる |
| 肉厚 | t | 管の板厚（外径より内径を決定） |
まとめ
今回は鋼管の外径について説明しました。
意味が理解頂けたと思います。
鋼管は円形の中空断面です。
外径、内径、肉厚の関係を勉強しましょう。
特に、鋼管の断面性能の特徴を理解しましょう。
肉厚を大きくするより、外径を大きくした方が、断面性能の効率が良いです。
これを覚えておくと、構造設計のとき役立つかもしれません。
下記も参考になります。
一般構造用炭素鋼鋼管（STK400）とは｜読み方・単位重量・規格
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理解度チェック
鋼管の外径とは？
管の両端部の長さ（直径）です。
外径・内径・肉厚の関係は？
内径＝外径から管の厚み（肉厚）を控除した値です。
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試験での問われ方｜管理人の一言
断面性能向上には肉厚より外径拡大が有効という点が試験で問われる。
外径・内径・肉厚の関係式（d=D-2t）は基本として押さえておこう。（一級建築士 頻出：鋼管の断面性能向上には外径拡大が有効であることと外径・内径・肉厚の関係式（d=D-2t）が繰り返し出題）