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梁断面とは?1分でわかる意味、計算、鉄筋、梁せい、断面二次モーメントの関係

梁断面(はりだんめん)とは、梁部材の断面です。梁とは水平方向にかかる構造部材です。床を支え、地震力に抵抗します。今回は梁断面の意味、計算、鉄筋、梁せい、断面二次モーメントとの関係について説明します。梁せい、断面二次モーメントの意味は、下記が参考になります。

梁せいとは?1分でわかる意味、スパン、梁幅との関係、鉄骨、rcの違い

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、たわみとの関係

梁断面とは?梁断面と梁せい、断面二次モーメントの関係

梁断面(はりだんめん)とは、梁部材の断面です。下図をみてください。これが梁断面です。


図 梁断面


梁は床や屋根を支え、地震力に抵抗する役割があります。横の長さが「梁幅」、縦の長さが「梁せい」です。


一般的に、梁断面は梁幅よりも「梁せい」が大切です。これは断面二次モーメントが関係しています。梁の断面二次モーメントは、


I=(bh^3)/12


で計算します。hが梁せいです。梁の断面二次モーメントが大きいほど、梁断面は「曲げにくい」です。Iはhの三乗に比例するので、bよりもhを大きくした方が得です。


梁Aと、薄い梁を組み合わせて同様の厚さにした梁Bを考えます。どちらの梁も、右端部に対して集中荷重を作用させ、左端部は固定端としています。A、Bのどちらが強いでしょうか。


図 


答えはAです。断面二次モーメントを確認します。Aの断面二次モーメントは下記です。



Bは薄い梁を組み合わせたものです。よって断面二次モーメントは下記です。


図 Bの断面二次モーメント


AとBを比較すると、BはAに比べて断面二次モーメントは1/49の値です。これを重ね梁といいます。重ね梁の意味は、下記が参考になります。

重ね梁とは?1分でわかる意味、合成梁との違い、断面二次モーメント、曲げ剛性の計算方法

梁断面の計算

必要な梁断面の計算は、鉄骨造、鉄筋コンクリート造などで変わります。鉄筋コンクリート造の梁断面の計算は、下記が参考になります。

鉄筋コンクリートの断面算定式の導出


鉄骨造の梁断面は、主に下記の2つをチェックして決めます(※その他、細かい規定は沢山あります)。


・梁断面に生じる応力度が許容応力度以下か?

・たわみは許容値以下か?


特に鉄骨造の場合、変形しやすいので「たわみ量」に注意します。梁のたわみの意味は、下記が参考になります。

たわみとは?1分でわかる意味、求め方、公式、単位、記号、計算法

梁のたわみを求める方法

梁断面と鉄筋

鉄筋コンクリート造では、梁断面に鉄筋が必要です。下式より、梁断面に必要な鉄筋量を算定します。


at=M/ftj


atは鉄筋の全断面積、ftは鉄筋の許容引張応力度、jは応力中心間距離です。応力中心間距離の意味は、下記が参考になります。

鉄筋コンクリートのjは、なぜ7d/8で求められるのか?


鉄筋コンクリート梁断面の計算式は、下記に詳細が書いてあります。

鉄筋コンクリートの断面算定式の導出

まとめ

今回は梁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。梁断面は、梁部材の断面です。梁断面と梁幅、梁せい、断面二次モーメントの関係を覚えてくださいね。下記も参考になります。

柱、梁とは?1分でわかる役割、違い、剛比の計算

断面とは?1分でわかる意味、図面、断面方向、断面図との関係

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、たわみとの関係


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