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円形断面とは?1分でわかる意味、断面係数、断面二次モーメント、せん断応力の求め方

円形断面(えんけいだんめん)とは、丸い形状(円形)の断面です。円形断面は、柱や鉄筋の形状として使います。今回は円形断面の意味、断面係数、断面二次モーメント、せん断応力の求め方について説明します。


断面係数、断面二次モーメントの求め方は、下記が参考になります。

断面係数とは

断面二次モーメントとは?1分でわかる意味、計算式、h形鋼、公式

円形断面とは?

円形断面とは、下図に示す形状の断面です。「円(えん)」や「丸(まる)」ともいいます。

円形断面

円と直径、半径の意味は、下記が参考になります。

φと直径の関係は?1分でわかる意味、読み方、表記、外径、使い方

半径とrの関係は?1分でわかる単位の意味、記号、求め方、直径、d、φ


建築物の柱や鉄筋の形状に、円形断面を使います。ただ建築物には、円形断面よりも円筒断面を使うことが多いです。円筒の意味は、下記が参考になります。

円の直径、円周とは?1分でわかる意味、円周や断面積から半径、直径


また、円筒断面の鋼材を、鋼管といいます。詳細は、下記が参考になります。

一般構造用炭素鋼鋼管とは?1分でわかる意味、読み方、単位重量、規格

円形断面の断面係数

円形断面の断面係数は、


πd^3/32


です。πは円周率、dは円の直径です。断面係数を計算しましょう。


半径が5cmなので直径は10cmですね。よって断面係数は、


πd^3/32=π10x10x10/32=98.1cm3


です。円形断面の値だけでなく、円筒断面の断面係数も理解しましょう。断面係数の意味、求め方、公式は下記の記事も参考になります。

断面係数とは

円形断面の断面二次モーメント

円形断面の断面二次モーメントは、下式で計算します。


πd^4/64


円の断面二次モーメントを計算しましょう。直径は10cmですね。


πd^4/64=πx 10x10x10x10/64=490cm4


です。断面二次モーメントの意味、公式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?1分でわかる意味、計算式、h形鋼、公式

円形断面のせん断応力

円形断面に生じるせん断応力を下図に示します。

円形断面のせん断応力

上図のように、せん断応力は断面に均一に作用するわけでは無いです。ほとんどの断面で、断面の中心でせん断応力が最大となり、縁部分で「ゼロ(0)」になります。円形断面の最大せん断応力度は、下式で計算します。


Τmax=4/3×Q/A


4/3は、最大せん断応力度を平均せん断応力度で除した値、Qはせん断力、Aは断面積です。最大せん断応力度の考え方、計算方法は、下記が参考になります。

梁のせん断応力度

まとめ

今回は円形断面について説明しました。意味が理解頂けたと思います。円形断面は、円形の断面です。建築物の柱や鉄筋の形状に使われます。断面係数、断面二次モーメントの求め方を覚えましょう。また、似た形状に「円筒断面」があります。鉄骨造ではよく使う断面なので、是非覚えましょうね。下記が参考になります。

円筒の面積の求め方は?1分でわかる計算方法、公式、円の面積

断面係数とは

断面二次モーメントとは?1分でわかる意味、計算式、h形鋼、公式


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