断面形状とは？1分でわかる意味、強度、種類、断面二次モーメントとの関係

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断面形状とは、構造部材の断面の形状をいいます。例えば、鉄骨造に使う梁は、H形や溝形、L形など、色々な断面形状があります。断面形状を変えることで、構造的な性能が変わります。今回は断面形状の意味、強度、種類、断面二次モーメントとの関係について説明します。断面形状については、下記の記事も参考になります。

構造物の種類-効率が良い断面形状-

断面二次モーメントとは何か？

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記事を書いた人

ハナダユキヒロ／建築学生が学ぶ「構造力学」

難解な構造力学、建築構造の用語を分かりやすく解説する専門家。高等専門学校在学中から建築学生が学ぶ「構造力学」を運営。その後、国立大学大学院⇒組織設計事務所⇒弊サイト運営に従事している。

著書：「わかる構造力学/工学社」、「わかる構造力学改訂版/工学社」

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断面形状とは？

断面形状とは、構造部材の断面の形状です。下図をみてください。四角形の断面と、H形の断面では、強さが違います。

断面形状と強さ

また、四角形よりもH形の方が、経済的です。断面の量が少ないからです。断面性能を確保しつつ、経済性を高めるような断面形状を選ぶべきです。

時には、デザインに応じて断面形状を変えることもあります。例えば、外部に露出する柱は、角がない丸柱を使います。

断面形状は、構造的な断面性能、経済性、デザインの３つを考慮して決めます。※下記の記事も併せて参考にしてください。

構造物の種類-効率が良い断面形状-

断面形状の種類と強度の関係

断面形状の種類として、下記があります。

長方形（正方形）

H形

〇形

溝形

L形

I形

C形

鉄筋コンクリート造は、複雑な形を作るのが難しいので、長方形か〇形の部材がほとんどです。鋼材は自由に形状をつくれるので、H、L、I、Cなど色々な形があります。所定の形状を決めてつくった鋼材を形鋼といいます。形鋼の意味、種類は下記の記事が参考になります。

形鋼とは？1分でわかる意味、読み方、種類、規格、i形鋼の用途

断面形状を変えることで、当然、断面性能が変わります。強度というよりは、耐力や変形に対する抵抗性が変わります。※耐力と強度の違いは下記が参考になります。

耐力や強度について

断面形状と断面二次モーメントの関係

変形に対する抵抗値を、断面二次モーメントといいます。断面二次モーメントが大きい断面形状の方が、大きな力に耐えられますし、変形も小さいです。断面二次モーメントの意味は下記の記事が参考になります。

断面二次モーメントとは何か？

まとめ

今回は断面形状について説明しました。意味が理解頂けたと思います。断面形状は、構造部材の断面の形状です。断面形状を変えることで、構造性能が変わります。断面形状を決める時は、必要な構造性能を満足すること、経済性、デザインなどを考慮します。断面形状と断面二次モーメントの関係も覚えてくださいね。下記の記事も参考になります。

断面二次モーメントとは何か？