Ｈ型鋼と角型鉄骨の強度

質問

（１）１５センチ×１０センチ、厚さ６ミリのＨ型鋼と
（２）１５センチ×１５センチ、厚さ６ミリの角型鉄骨

１０センチ
━━━
　┃
　┃　１５センチ
　┃
━━━

の強度についての質問です。断面二次モーメントと断面二次半径を算出してみました。

　　　二次モーメントｃｍ４　　　断面二次半径ｃｍ
　　　Ｘ　　　　Ｙ　　　　　　　　　　　Ｘ　　　　Ｙ　　　
（１）７５３　　１０１１　　　　　　　　７．２　　８．４
（２）１１９６　１１９６　　　　　　　　５．８　　５．８

上の結果を見ると、（１）は断面二次モーメントで（２）に負けて、断面二次半径で（２）に勝っています。つまり、この場合、Ｈ型鋼のほうが角型鉄骨よりも「たわみ」やすけど、「座屈」に強い、という事になります。

とすれば、二つの素材は互いに一勝一敗であって、どちらの素材が他方よりも強度があるとは一概に言えず、どういう素材として使うかで結論は分かれると思います。

そして、たとえば柱の素材として使用する場合、柱には上からの加重がかかる訳ですから座屈に対する強さが求められると思います。つまり、柱として使用するのであれば、（２）よりも（１）の方が優れているのではないかと思います。

以上のように思うのですが、私は文系で、実は断面二次モーメントとか断面二次半径とかの概念すら、今日知りました。多分間違った推察をしていると思うのですが、どこが間違っているか指摘していただけないでしょうか。

どなたかよろしくお願いします。

回答No.2

佐藤 直子（@n-space）

あの…。
鋼材の断面性能表というのがあって、
汎用にでまわっている鋼材の断面二次モーメント、
断面二次半径、断面係数、曲げ応力度のための断面性能というのが、記されています。
ウェブとフランジの厚みも違いますし、単純に計算式で出すのと誤差はでます…。
計算されている数字とちょっと違います(^_^;)
実際の数字は、
150×100ウェブｔ6フランジｔ9のＨ鋼の断面二次半径
ix6.17ｃｍ、iy2.37ｃｍ
150□ｔ6の断面二次半径　ix,iy共5.84ｃｍ
です。
強軸ではＨ鋼が座屈しにくく、弱軸では座屈しやすいということになります。
単純にラーメンの柱として使うのであれば、
弱軸で座屈してしまいます。
Ｈ鋼で150□ｔ6以上の座屈にたいしてもっと強度のあるＨ鋼部材では、Ｈ250×250ウェブｔ6フランジｔ14という汎用部材になります。（ix10.8、iy6.29）

柱に角、梁にＨ鋼が一般的です。
無論、小規模建築ではＨ鋼を柱に使うこともあります。

↓Ｈ鋼の性能表ですが、ちょっと数字の誤差あり。

参考URL：

http://www.sumitomometals.co.jp/construction-materials/housing/lh-beam.html

お礼

ありがとうございます。教えていただいた表を見ていて気になったのですが、「ウェブの厚み」＝＜「フランジの厚み」となっている様な気がします。しかも、、「ウェブの厚み」＝「フランジの厚み」となっていることはあまりなく、ほとんどが、「ウェブの厚み」＜「フランジの厚み」となっています。これは常識なのでしょうか？。。。「ウェブの厚み」＞「フランジの厚み」となることはありえないのでしょうか？
n-spaceさんはウェブ６ミリ、フランジ９ミリの断面二次半径を示されていらっしゃいますが、この数値がいわゆる業界の一般的な厚みということなのでしょうか？

佐藤 直子（@n-space） プロフィール

一級建築設計事務所を開設しています。住まいに関しては、安全で安心、居心地の良さのほか、動線・収納計画や美しいインテリア、コスパの良さなど、様々なご提案をいたしております。店舗や賃貸物件などでは事業計画...

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