鉄骨梁の耐力を計算するには?

プロジェクトに最適な鉄骨梁を決めるにはどうしたらいいか、悩んだことはありませんか?この記事では、H形鋼とI形鋼の耐力計算の要点をご案内します。この記事を読めば、正しい梁の選び方がわかり、構造物の安全性と効率性を確保できることでしょう。

鉄骨梁の耐力を計算する

目次

Hビーム耐荷重計算

鉄骨梁、特にH形鋼の耐力を理解することは、建設プロジェクトにおいて構造的な完全性と安全性を確保するために極めて重要です。このセクションでは、梁の耐力を計算し、特定の要件に適したH形鋼のサイズを選択するプロセスをご案内します。

耐荷重計算と梁の選択:

スチールH形鋼の耐荷重量を決定したり、建設プロジェクトに適切なサイズを選択したりするには、当社の総合的な梁耐荷重量計算ツールを利用したり、付属の耐荷重量表を参照したりすることができます。これらのツールは、下のスクリーンショットに示されているように、梁の選択について十分な情報に基づいた決定を行うための、堅牢でユーザーフレンドリーな方法を提供します。

こちらも参照のこと:

梁耐力計算機
Hビーム耐荷重

また、必要な情報を入力すれば、自動的に計算を実行できるエクセル形式になっている。

以下のリンクをクリックしてツールをダウンロードしてください。正しく機能させるために、エクセルのマクロ機能を有効にすることをお忘れなく。

H形鋼の耐荷重の主な要因:

  1. 梁のサイズと形状:フランジ幅、ウェブの厚さ、全体の深さなど、H形鋼の寸法は耐荷重に大きく影響します。
  2. 材料特性:H形鋼に使用される鋼種は、その強度、ひいては耐荷重に影響する。
  3. スパンの長さ:支柱間の距離は、梁の荷重支持能力に直接影響します。
  4. 荷重分布:荷重が一様に分布しているか、特定の点に集中しているかは、梁の性能に影響します。
  5. 安全係数:エンジニアは通常、予期せぬ荷重や材料のばらつきを考慮し、安全係数を組み込む。

Iビーム耐荷重計算

曲げ耐力の計算式は以下の通りである:

Mu=b’*h’*f*(0.5*h-0.5*h’)+(0.5*h-h’)*b*f*0.5*(0.5*h-h’)

F-設計値 降伏強度
ウェブ厚さ
bフランジ幅
h - 高い
フランジ厚さ

引張と圧縮の耐力については、ここで説明するまでもないと思います。偏心張力と偏心圧縮に関しては、自分で計算するのはそれほど難しくない。

例えば、こうだ:

Iビーム#25は、スパンが4mで荷重が均等に分散している場合、どれくらいの耐力がありますか?

計算:

#25の場合、W = 401.4cm3σ]=210N/mm2、総合安定係数φb=0.93

曲げモーメントの公式 M = QL2/8
強さの公式 σ = M/W

式によると:q=8σW/L2=8*210*401400/4*4=42.1kN/m

総合的な安定性要件42.1 * 0.93 = 39.2kn/m

部分係数要件(安全係数):39.2 / 1.4 = 28kN/m

安全な使用28kN/m

上記の計算では、I梁の自重とたわみのチェック計算は考慮されていない。

H形鋼とI形鋼のどちらが荷重に耐えられるか?

H形鋼は、最適化された構造設計と強化された機械的特性により、I形鋼と比較して優れた耐荷重性を発揮する。

I形鋼の断面形状は、比較的高くて幅が狭いことが特徴で、その結果、2つの主軸に沿った慣性モーメントに大きな不一致が生じます。この非対称性により、I形鋼の用途は、主にウエブ面内の曲げ荷重を伴う場合か、格子応力支持構造物の部品として使用される場合に限定されます。I形鋼は、軸方向圧縮やウェブ面に垂直な曲げにはあまり適しておらず、構造用途における汎用性が制限される。

対照的に、H形鋼は、そのよく設計された断面形状により、より効率的で経済的な形状を示します。H形鋼の主な利点は以下の通りです:

  1. 断面係数の向上:フランジの幅を広くし、ウェブの厚みを最適化した結果、断面係数が高くなり、曲げモーメントに対する梁の抵抗力が向上しました。
  2. 強化された慣性モーメント:H形鋼の形状は、よりバランスの取れた材料配分を実現し、両主軸に関する慣性モーメントの改善につながります。
  3. 優れた接続性:フランジ内面とフランジ外面が平行または平行に近いため、特に高強度ボルトを使用する場合、他の構造要素との接続が容易になります。
  4. 包括的なサイズ範囲:H形鋼は、設計された一連のサイズとモデルを提供し、エンジニアの設計と選択プロセスを合理化します。
  5. 耐荷重性の向上:H形鋼は、曲げモーメント、圧力荷重、偏心荷重を受けると、同重量の通常のI形鋼に比べて優れた性能を発揮します。
  6. 材料効率:H形鋼の最適化された設計により、同様の用途において標準的なI形鋼と比較して10%~40%の材料節減が可能です。
  7. バランスのとれた強度:幅広のフランジと最適化されたウェブ厚により、複数の方向でより均一な強度特性が得られ、構造全体の安定性が高まります。

ワイドフランジI形鋼としても知られるH形鋼の平行フランジ設計は、その性能向上に寄与している。この構成により、材料がより効率的に分配され、断面特性が向上し、様々な荷重条件に対する耐性が高まります。

要約すると、H形鋼とI形鋼の両方が構造工学においてその役割を担っていますが、H形鋼は一般的に優れた耐荷重性、より大きな汎用性、および材料効率の向上を提供します。これらの特徴により、H形鋼は、現代の構造設計や建設における多くの耐荷重用途に好ましい選択となっています。

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シェーン
著者

シェーン

MachineMFG創設者

MachineMFGの創設者として、私は10年以上のキャリアを金属加工業界に捧げてきました。豊富な経験により、板金加工、機械加工、機械工学、金属用工作機械の分野の専門家になることができました。私は常にこれらのテーマについて考え、読み、執筆し、常にこの分野の最前線にいようと努力しています。私の知識と専門知識をあなたのビジネスの財産にしてください。

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