断面二次モーメントIxとIyの違い｜強軸・弱軸の意味と設計での使い分け

この記事の要点

断面二次モーメントのIxはx軸まわり（通常は水平軸）、Iyはy軸まわり（鉛直軸）の断面性能値です。

Ixが大きい軸が「強軸」、小さい軸が「弱軸」です。

H形鋼では通常Ix>Iyなので、強軸（x軸）まわりに曲げが作用するよう配置します。

梁の座屈検討では弱軸（y軸）まわりの座屈（横座屈）が問題になります。

どちらの軸を使うかは荷重の作用方向と部材配置によって決まります。

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断面二次モーメントのIxは「ｘ軸まわりの断面二次モーメント」、Iyは「y軸まわりの断面二次モーメント」です。

よって、Ixはｘ軸まわりに生じる曲げモーメント及びたわみに対する「かたさ」を表します。

断面のIxとIyを比較して大きい値になる軸を「強軸」、小さい値になる軸を「弱軸」といいます。

今回は、断面二次モーメントのIxとIyの違いと意味、使い方、計算方法について説明します。

断面二次モーメント、強軸と弱軸の詳細は下記が参考になります。

断面二次モーメントのIxとIyの違いは？使い方

断面二次モーメントのIxはｘ軸まわりの断面二次モーメント、Iyはy軸まわりの断面二次モーメントを意味します。

断面二次モーメントを簡単にいうと「断面のかたさ」です。

つまり、Ixはｘ軸まわりに生じる曲げモーメント及びたわみに対する「かたさ」といえます。

断面二次モーメントの詳細、たわみとの関係は下記が参考になります。

下図をみてください。ｘ軸、ｙ軸まわりで断面の幅と高さの関係が変わるので、IxとIyの値が異なります。IxとIyを比較して大きい値になる軸を「強軸」、小さい値になる軸を「弱軸」といいます。

断面二次モーメントのIxとIy

強軸まわりの断面性能の方が大きく、曲げモーメントやたわみに抵抗できるので、一般に構造部材は、荷重に対して強軸を向くように配置します。強軸、弱軸の詳細は下記が参考になります。

下図に示す長方形断面のIxとIyを計算します。Iy（ｙ軸まわりの断面二次モーメント）の計算が考えにくい場合は、断面を90度回転させると分かりやすいです。

断面二次モーメントのIxとIyの計算方法

長方形断面のＩは「bh^3/12」なので

・Ix= bh^3/12

・Iy= b^3h/12

になります。軸の取り方で幅とせいが変わる点に注意しましょう。長方形断面の断面二次モーメントは下記が参考になります。

混同しやすい用語

断面二次モーメントのIx（強軸）

X軸（梁の水平軸）まわりのI。

通常Ix>Iyとなる。

断面二次モーメントのIy（弱軸）

Y軸（梁の鉛直軸）まわりのI。

座屈は弱軸方向で起きやすい。

断面二次モーメントのIxとIyを整理した表を示します。