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H形鋼の断面係数とは?1分でわかる規格、公式、計算方法

h鋼の断面係数は、h鋼の規格により決まっています。構造計算では規格値を使うので、わざわざ計算して断面係数を求めることは少ないです。ただし、BH鋼のように規格に無い鋼材を使うこともあるので、h鋼の断面係数の計算を覚えましょう。今回は、h鋼の断面係数の規格、公式、計算方法について説明します。


断面係数、h鋼の意味は下記が参考になります。

断面係数とは

H鋼とは何か?

h鋼の断面係数とは?

h鋼の断面係数は、規格により決まっています。JFEや新日鉄住金など、h鋼を製造するメーカーが、h鋼の断面性能の規格を公開しています。構造計算では、その規格値を使うので、わざわざh鋼の断面係数を計算することは無いです。断面係数の計算方法は、下記が参考になります。

断面係数とは


下図をみてください。これがh鋼です。h鋼は、文字通りローマ字のHの形ですね。同じ幅、高さの長方形と比べて、大幅に重量が減っています。その一方で、断面性能は比較的高い、効率的な部材です。

横に長い2枚の板をフランジ、縦に長い板をウェブといいます。フランジとウェブの意味は、下記が参考になります。

ウェブとフランジとは?1分でわかる役割、違い、覚え方


h鋼の意味は下記が参考になります。

H鋼とは何か?

h鋼の断面係数と規格

h鋼の断面係数の規格を下記に整理しました。

h鋼の断面係数


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h鋼の断面係数の公式

h鋼の断面係数は、下図の一番下の式が参考になります。

 h鋼の断面係数

h鋼は、2枚のフランジと1枚のウェブで構成されます。よって、ウェブ分の断面係数を上式に加えれば、h鋼の断面係数の公式です。よって、


h鋼の断面係数の公式=b(d^3−d1^3)/6d+bd1^3/6


です。断面係数の公式は、下記の記事も参考になります。

断面係数とは


ただし、実際のh鋼はウェブとフランジの接合部分に、フィレットがあります。フィレットの分、上式よりも断面係数は大きいです。フィレットの意味は、下記が参考になります。

建築のフィレットとは?1分でわかる意味、鉄骨、フィレット部、ウェブフィレット

h鋼の断面係数の計算方法

前述の公式を使って、h鋼(H-200x100x5.5x8)の断面係数を計算します。諸元を下記に整理しました。


d=200

d1=184

b=100


断面係数は、


Z=b(d^3−d1^3)/6d+bd1^3/6=178 cm3(途中の計算過程は省略)


です。h鋼の規格では、Z=181です。やや小さい値ですが、公式ではフィレット分を考慮していないからです。

まとめ

今回はh鋼の断面係数について説明しました。公式や計算方法が理解頂けたと思います。h鋼は規格により、断面係数の値が決まっています。まずは、h鋼の規格を確認しましょう。もちろん、h鋼の断面係数を計算できるよう理解しましょうね。下記の記事も併せて参考にしてください。

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

H鋼とは何か?


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