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中実材（ちゅうじつざい）とは？中空材との違い・断面二次モーメントの比較

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中実材（ちゅうじつざい）とは、中身が詰まった断面です。

中が空洞の断面を、中空材といいます。

例えば鋼管や角形鋼管は中空材ですね。

今回は中実材の意味、読み方、断面二次モーメント、中空材との違いについて説明します。

鋼管、角形鋼管の規格は、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

冷間成形角形鋼管（コラム）とは｜BCR・BCP・STKRの違いと柱材

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中実材とは？

中実材とは、中身が詰まった断面です。逆に、中が空洞の断面を、中空材といいます。下図をみてください。これが中実材と中空材です。

中実材の鋼材として、鉄筋（丸鋼、異形鉄筋）などがあります。形鋼の中実材には、角鋼があります。角鋼、丸鋼、異形鉄筋の詳細は、下記が参考になります。

角鋼の規格が丸わかり！角鋼の種類、サイズ、断面性能、用途

丸鋼とは？SR235・SR295の規格・サイズ・重量を解説

異形鉄筋と丸鋼の違い、サイズ、機械的性質、化学成分、規格、それぞれ

建築物には、中実材の鋼材を柱や梁に使うことは無いです。例えば、柱には角形鋼管や鋼管などの中空材を使います。一方、鉄筋コンクリート造の柱、梁は中実材がほとんどです。

中実材の読み方

中実材の読み方は「ちゅうじつざい」です。中空材は「ちゅうくうざい」と読みます。

中実材と中空材の違い

中実材と中空材の違いを下記に示します。

中実材　⇒　中身が詰まった断面。

例えば、鉄筋や鉄筋コンクリートの柱、梁など。

中空材　⇒　中身が空洞の断面。

例えば、鋼管、角形鋼管など。

中実材の断面二次モーメントと断面二次半径

中実材の断面二次モーメント、断面二次半径は下式で計算します。

I＝πd^4／64

i＝d/4

πは円周率、dは円の直径です。直径の意味は、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

上式より、中実材の断面二次モーメントは、中空材に比べて大きいです。ただし、断面二次半径は中空材の方が大きいです。下式をみてください。中空材の断面二次モーメント、断面二次半径を示します。

I＝π(d^4－d1^4)／64

i＝√(d^2+ d1^2)／4

dは中空材の円の直径、d1は中空材の内法寸法（ｄ1＝ｄ－2ｔ。ｔは管の厚さ）です。同断面で断面二次半径を計算すると、中空材の方が大きいです。

断面二次半径が大きいほど、細長比が小さくなります。細長比が小さいと、座屈耐力が大きくなります。よって断面二次半径の大きな中空材の方が、座屈に対しては有利です。

座屈、断面二次半径、細長比の意味は、下記が参考になります。

座屈とは？意味・座屈荷重・座屈長さ・種類をわかりやすく解説

細長比・座屈長さ・断面二次半径の関係は？計算式と座屈設計への影響（圧縮材の基礎）

中実材と中空材の断面特性を整理した表を示します。

項目	中実材	中空材
内部	詰まっている	空洞
断面二次半径	小さい	大きい（座屈に有利）
代表例	鉄筋・丸鋼	鋼管・角形鋼管

中実材と中空材の断面性能の比較例

同じ断面積で中実材（丸鋼）と中空材（円形鋼管）を比べると、中空材の方が断面二次半径が大きく座屈に強いです。

例えば外径φ60mm・板厚3.2mmの鋼管（断面積約573mm2）と同面積の丸鋼（φ27mm）では、鋼管の断面二次半径が約2倍大きくなります。

構造柱に角形鋼管□-200×200×9を使う場合、断面二次半径は約79mmです。

同程度の断面積のH形鋼では弱軸方向の断面二次半径が小さくなることがあります。

座屈長さが大きい柱や多方向荷重を受ける柱では、中空断面の採用を確認しておきましょう。

まとめ

今回は中空材について説明しました。

意味が理解頂けたと思います。

中空材は、中身が詰まった断面です。

中が空洞の断面を中空材といいます。

違いを理解しましょう。

また、中空材と中実材の断面二次モーメント、断面二次半径の計算も勉強しましょうね。

下記が参考になります。

細長比・座屈長さ・断面二次半径の関係は？計算式と座屈設計への影響（圧縮材の基礎）

断面二次モーメントとは｜公式・H形鋼・たわみとの関係

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• 2010年　弊サイトを開設
• 2010～2017年　国立大学大学院修了
• 2017年12月に当HPが書籍化。
• 「わかる構造力学」
• 2022年4月に「わかる構造力学」の改訂版出版。
• 「わかる構造力学(改訂版)」


• 10数年以上、建築の学問、研究、構造設計の実務に携わった経験を元に、未経験の方、建築関係の学生、社会人の方に向けて


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