建設に使用される鋼断面の幾何学的形状にどのくらいの頻度で注意を払っていますか, 形状の重要性を理解する? 全ての 鋼のデザイン 世界中の建設規定により、鋼材として使用されるいくつかの一般的な形状が特定されています. これらのセクションは、断面形状プロファイルによって示されます. 以下は、一般的に使用されるいくつかのセクションです.

なぜ異なるセクションタイプが必要なのですか?

上記のリストを通過した後, 人は疑問に思うかもしれません, なぜ成形する必要があるのですか 鋼断面 さまざまな形に, 代わりに立体形状を使用 (長方形の, 平方, 円形またはその他のポリゴン)? その理由を知るために, 負荷アプリケーションについて少し理解する必要があります, メンバーにかかる構造現象, メンバーの構造能力を制御するパラメーター.

建設で遭遇する最も一般的な負荷アプリケーションには、以下の1つまたは組み合わせが含まれます:

• 点荷重
• 均一に分散された負荷
• モーメント/直接曲げ
• 回転

負荷アプリケーションのタイプと方法に応じて, メンバーは、次のような構造現象の1つまたは組み合わせの影響を受けます:

• 圧縮
• テンション
• 剪断
• たわみ
• ねじれ

上記の現象に対してメンバーを評価するため, パラメータはほとんどありません (含むがこれらに限定されません) 提供される抵抗を示す:

• 断面積
• 総深さ
• ウェブの厚み, フランジ/秒, と脚
• 慣性モーメント および/またはセクション係数
• ねじり定数

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さまざまな鋼プロファイルへのソリッドセクションの成形に戻る; 適用される複数の荷重の組み合わせに基づく荷重, 対象となる構造現象と必要な抵抗パラメータ, ソリッドセクションは成形され、さまざまな形状プロファイルに構成されます. ソリッドセクションを形状プロファイルに成形することで、材料と容量の比率を高くすることができます。. したがって, 鉄鋼消費の節約 (体積と重量).

ここでは、各セクションタイプについて簡単に説明します. 構造設計基準に基づいて各セクションタイプを分析します, 使いやすさと形状プロファイルの利点.

私は形作る / Wシェイプ / H形

このセクションの形状プロファイルは、アルファベットの「I」または「H」に似ています。. W形は、 AISCスチール このタイプのセクションの構築マニュアル. このセクションは、すべてのタイプの荷重の組み合わせに使用されます, 純粋な回転を除く. このセクションは抵抗するのに非常に効率的です (順番に) たわみ, と圧縮. このセクションの最も一般的な使用法は、梁/桁です。, 建物と橋の列.

利点

• 中実の長方形または正方形の断面に比べて鋼の保存性が高い.
• ユニバーサルメンバー - ほとんどの構造部材アプリケーションに使用できます.
• 鋼の設計マニュアルで定義された幅広いセクションの可用性, 最適な構造設計が可能.
• 他のプライマリまたはセカンダリメンバーへの接続に優れた互換性を提供します.

短所

• X-X方向にロードできません, このセクションは、Y-Y方向に比べて構造容量が非常に少ないため.
• ねじり抵抗が少ない, オープンセクションなので.

図: ビームと柱としてのI形状セクションの一般的な使用法

Cシェイプ / チャンネル

このセクションの形状プロファイルはアルファベット「C」に似ています; したがって、これらをC形状と呼びます. チャネルはで使用される一般的な表記法です AISC鋼構造 このタイプのセクションのマニュアルこのセクションは、小さなモーメント/曲げがある均一に分布した荷重アプリケーションで主に使用されます. このセクションは、荷重が他の一次構造部材に伝達される二次構造部材として使用するのに非常に効率的です。. 二次構造部材としてのC形状/チャネルの最も一般的な使用法は、床を支える横根太です。, 屋根トラス用母屋, 壁フレームのスタッド, 天井アセンブリの支持部材, 等. 関連している: 私たちを試してみてください 母屋スパン計算機 Cセクション用.

利点

• たわみが重要な要素ではない場合のI形状の理想的な代替品, 鋼のほぼ半分を節約.
• 複数のメンバーシステムを使用した場合に高い構造容量を提供します. 例. 床根太組, 屋根トラスの棟木, 等.
• 背中合わせに配置して仮想I型断面を作成できます.
• 他の鋼製部材やコンクリート/レンガ表面への接続に優れた互換性を提供します.

短所

• 上部フランジを固定せずにロードすると非常に不安定, Y-Y軸の非対称ジオメトリが原因.
• 高負荷アプリケーションには適していません.

図: 壁および屋根根太のスタッドとしての軽量ゲージ鋼C形断面の一般的な使用法

L字型 / 角度

このセクションの形状プロファイルは、アルファベットの「L」に似ています。; したがって、Lシェイプと呼びます. このセクションは、AISC鉄骨構造マニュアルに記載されているように「角度」とも呼ばれ、角度のある接続に対応するために実行可能であるため. このセクションは、せん断に抵抗する点荷重アプリケーションで非常に使用されます。, 緊張と圧縮. このセクションは、接続メンバーとして使用するのに最適です。, ビルドアップメンバーの主要なコンポーネントなど. このセクションの最も一般的な使用法は、I形状および/または他の形状間の接続です, トラスメンバーのブレース, 和音, ビルドアップメンバーのバテンおよび/またはレース, 橋桁システムのダイヤフラムメンバー, I型断面のウェブ補強要素, 等.

利点

• ボルト/溶接剪断に抵抗するために接続部に高い構造容量を提供します.
• トラスの補強材として使用するのが非常に好ましい, 軸-曲げ能力の優れた組み合わせを提供するため (張力/圧縮).
• 背中合わせに配置して仮想T字型断面を作成できます.

短所

• X-XおよびY-Y方向の非対称ジオメトリ.
• 非常に低い材料/構造容量比が提供されます, 他の形状セクションと比較

図: 主桁としてのIシェイプの一般的な使用法, と橋梁システムのダイヤフラムとしての角度

Tシェイプ / 構造ティー

このセクションの形状プロファイルは、アルファベットの「T」に似ています。; したがって、それらをT形状と呼びます. Structural Teeは、このタイプのセクションのAISC Steel Construction Manualで使用される一般的な表記法です. このセクションは通常、下部フランジを削除することにより、標準のI型から分割されます. このセクションは、I形セクションと同様のすべての荷重アプリケーションに使用できます。. この形状は、非フランジ側と比較して、フランジ側で大きな曲げ能力を提供します. このセクションの最も一般的な使用法は、I形状または他の形状間の接続メンバーです。, 二次梁部材 (まぐさ), トラスの弦材メンバーおよびビルドアップメンバーの主要メンバー, 橋桁システムなどのエンドダイヤフラムメンバー.

利点

• 片側のたわみがあまり重要ではない、または部材の全体的な深さを減らすためのI型断面の理想的な代替品.
• 高いアキシャルを提供 - L字型と比較した曲げ容量, ウェブの深さと対称性による.

短所

• X-X方向にロードできません, このセクションは、Y-Y方向に比べて構造容量が非常に少ないため.
• X-X軸を中心とした非対称のジオメトリのため、非常に限定されたアプリケーション.

図: 典型的なT型構造部材

平方, 長方形, と丸い中空構造セクション (HSS)

中空構造セクション (HSS) の形状の鋼管によって得られます。 平方, 長方形 そして 円形/円形. このセクションはクローズドクラスです, 上記の他のセクションと比較して. このセクションは、点荷重と回転に非常に適用されます. このセクションは、圧縮とねじれに対する高い構造能力を提供します. このセクションの最も一般的な使用法は構造柱です, シャフト, 等.

利点

• 私と比較して高いねじり抵抗を提供します, C, L, とT形.
• 両方向に高い構造容量を提供 (X-XおよびY-Y) 私と比べて, C, L, とT形.
• コンクリート柱のジャケットとして使用でき、軸方向の容量が増加します.
• 比較的有益な体重:容量比 (アキシャルで)

短所

• 同等のI型断面と比較して鋼の使用量が多いため、曲げ部材として一般的には使用されません.
• ボルト締めなどの接続は取り付けが難しい, セクションが閉じているので.

図: 柱としてのHSS形状の一般的な使用法, 一次ビームとして成形し、二次ビームとしてC成形

結論

鋼材としても使用されるその他の形状セクションは、パイプセクションです。, プレート部, とバーセクション. 上記の議論に基づいて、異なる形状のセクション間の違いを理解することができます, それらの相対的な利点, それらの構造強度など. 最適な構造設計には、上記の個々の形状セクションがすべて正しく選択されるように含まれています, 構造全体にわたって適切に荷重をサポートおよび伝達するように設計されています. このプロセスを支援するには, SkyCiv のようなツール 鋼構造解析および設計ソフトウェア エンジニアのモデル化に役立ちます, 分析する, 設計をより効率的に最適化します.

次回、建設でさまざまな鋼断面を見るとき, 特定の形状が構造部材として使用される理由がわかりました. また、セクションの形状プロファイルの重要性を理解することができます。 構造設計と建設.