材料力学設計コード

断面性能計算ツール(断面一次・二次モーメント)

今回は、形鋼や板を組み合わせた断面の断面性能(断面積・断面一次モーメント・断面二次モーメント・断面係数・断面二次半径)をブラウザで計算できる「断面性能計算ツール」を作ったので紹介したいと思います。

H形鋼にカバープレートを足した断面や、溝形鋼・山形鋼の組合せ、ボルト孔を差し引いた断面なども、部材を並べるだけで計算できます。途中計算もすべて表示するので、手計算の確認や建築士試験の勉強にも使えます。ぜひ使ってみて下さい!!

期間限定公開とします、今後有料になるかもしれません。ご了承ください。
不具合・改善案がありましたら、コメント欄よりご連絡ください。

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断面性能計算ツール

下のツールで計算できます。入力すると、すぐに結果が更新されます。

別のタブで開きたい場合はこちらから開けます。

このツールでできること

  • 長方形・H形・T形・溝形・L形・角形鋼管・円形鋼管(中実の円を含む)を自由に組み合わせられます
  • H形鋼・溝形鋼・山形鋼・角形鋼管・円形鋼管はJISの規格サイズをプルダウンから選べます
  • T形・溝形・L形は 0°・90°・180°・270°、H形・角形鋼管は 0°・90° の回転に対応
  • 部材ごとに配置の座標(x, y)を指定
  • ボルト孔などの孔(差し引く部分)に対応
  • H形鋼のスカラップの控除(梁端部の断面、初期値 r = 35mm)
  • 断面積 A、断面一次モーメント S、断面二次モーメント I、断面係数 Z(上下・左右の縁)、断面二次半径 i、図心位置
  • L形のような非対称断面では主軸(Iu・Iv・最小の断面二次半径 iv)も計算
  • 平行軸の定理による途中計算をすべて表示
  • A4用紙1枚に計算書として印刷

計算はお使いのブラウザの中で行うので、入力した内容がサーバーに送られることはありません。

使い方

  1. 部材①を選ぶ:種類と規格サイズ(または寸法)を選びます。「例から始める」のボタンで、よくある組合せを読み込むこともできます。
  2. 部材②以降を追加する:「+ 部材を追加」で部材を増やし、種類・寸法・向き・配置(左下の角の座標)を入力します。くり抜く部分は「孔」にチェックを入れます。
  3. 結果を確認する:断面図と結果の表、その下に途中計算①〜⑤が表示されます。「A4で印刷」で計算書として印刷できます。

計算方法

組合せ断面は、各部材(形鋼は板に分けたもの)の断面性能を足し合わせて求めます。

図心と断面一次モーメント

Sx = ΣAi·yi、Sy = ΣAi·xi、図心 (x0, y0) = (Sy/A, Sx/A)

詳しくは断面一次モーメントとはで解説しています。

断面二次モーメント(平行軸の定理)

IX = Σ(Ixi + Ai·dy2)、IY = Σ(Iyi + Ai·dx2)
長方形は I = b·h3/12、円・円形鋼管は I = π(D4 − d4)/64 です。

詳しくは断面二次モーメントとはで解説しています。

断面係数・断面二次半径

Z = I / (図心軸から縁までの距離)、i = √(I/A) です。詳しくは断面係数とは・断面二次半径とはをご覧ください。

注意点

  • 形鋼の隅のフィレット(R)や角形鋼管の角の丸みは無視しています。そのため、カタログ値とは少し異なります(例:H-400×200×8×13 の IX は本ツール 22,965 cm4、カタログ 23,500 cm4)。
  • 部材どうしが重なると、その部分は二重に数えられます(重なりは警告を表示します)。
  • 計算結果の利用は自己責任でお願いします。重要な設計では手計算やカタログ値で確認してください。

まとめ

今回は組合せ断面の断面性能をブラウザで計算できる「断面性能計算ツール」を紹介しました。断面一次モーメント・断面二次モーメントの手計算の確認や、カバープレート付きの梁などの検討にぜひ使ってみて下さい!!

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