2014
10.17

日本とアメリカにおける I 形断面の意味するところ

Category: 鋼構造
日本の圧延 I 形鋼と H 形鋼の形状の違いとして、I 形鋼ではフランジの内側の辺が傾斜していて厚さが一定でない(テーパーが付けられている)ことやフランジ内側の先端にアールが取ってあることなどが挙げられる。その他、両者の寸法の特性にも違いがある。

この I 形断面、同じ I 形と言っても、日本とアメリカでは意味する内容が若干違うのである。

アメリカでは、I 形断面というカテゴリの中に、W 形、M 形、S 形、HP 形の各断面形が含まれる(AISC、Naming Convention for Structural Steel Products for Use in Electronic Data Interchange の "Section 2 I-Shaped Members"などを参照)。つまり、I 形というのは一段階広い意味で使われている。

W 形、M 形、S 形、HP 形の各断面形についての説明は、AISC、Manual of Steel Construction, Load & Resistance Factor Design の "STRUCTURAL SHAPES" 等にある。

W 形とは、Wide-Flange 形(ワイドフランジ、広幅フランジ)のことで、フランジ厚が一定である。日本の H 形に相当する断面である。

HP 形は、断面が H 形をした支持杭(H piles)のことで、この断面もフランジ厚が一定であるが、W 形と異なるのは、フランジ厚とウェブ厚が等しいというところである。

S 形は、American Standard Beams のことで、恐らく Standard の頭文字から S 形と呼ばれていると思われる。この断面形は、フランジ厚が一定でなく、内側の辺が傾斜していて、日本の I 形に相当する。傾斜は約17パーセント (2 in 12 inches)である。

M 形とは、Miscellaneous Beams のことで、Miscellaneous(その他諸々) の頭文字からこのように呼ばれている。I 形断面というカテゴリにあって、W 形、S 形、HP 形に分類されないものが M 形である。さらに詳細な情報(ウェブせいの範囲等)は、ASTM Designation A6/A6M に記されている。

各断面の図は、AISC : Manual of Steel Construction, Load & Resistance Factor Design の断面表などにも出ているが、W 形と M 形として同じ図が描かれているのがちょっと不満である。

AISC では以上のように分類しているが、紛らわしいことに ASTM(American Society for Testing and Materials, 米国材料試験協会) では S 形を I 形と呼ぶこともあるようだ。

ところで、先日、断面二次半径の記号として、日本では i 、アメリカでは r が使用されることについて書いた。その後思いついたのだが、日本で断面二次半径に r が使用されないのは、フィレット部分のアールに r を使っているからではないだろうか?アメリカではフィレット部分の寸法(測り方はアールではない)に k を当てている。

調べてみると、ユーロコード(Eurocode 3)は、断面二次半径もアールも日本と同じ記号が使われているのでちょっと驚いた。では、イギリスが起源かと思って BS 5950 も見てみたが、BS 5950 ではアメリカと同じ記号が使われているのであった。ドイツ DIN なども見てみようかと思ったが、もうお腹いっぱいという感じがして深追いはやめておいた。。。

参考文献

1. AISC : Naming Convention for Structural Steel Products for Use in Electronic Data Interchange (EDI), June 25, 2001

2. AISC : Manual of Steel Construction, Load & Resistance Factor Design, Second Edition, 1994.

3. ASTM Specification A6/A6M, Standard Specification for General Requirements for Rolled Steel Plates, Shapes, Sheet Piling, and Bars for Structural Use.

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