H形鋼は、建築や機械設計において高い強度と安定性を必要とする構造部材として広く使用されています。その断面が「H」の形状をしていることから名付けられ、荷重を効率的に分散する特性を持っています。この記事では、H鋼の規格寸法、特徴、および選定ポイントについて詳しく解説します。
H鋼の規格寸法
H形鋼は日本工業規格（JIS G 3192）で規定されており、サイズが標準化されています。
| 呼称 (H×B) | フランジ (t1) [mm] | ウェブ (t2) [mm] | 断面積 [cm²] | 単位重量 [kg/m] | 断面2次モーメント [cm⁴] | 断面係数 (Zxx) [cm³] |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 100×50 | 5 | 7 | 11.85 | 9.30 | Ix:187 Iy:14.8 | Zx:37.5 Zy:5.91 |
| 100×100 | 6 | 8 | 21.59 | 16.9 | Ix:378 Iy:134 | Zx:75.6 Zy:26.7 |
| 125×60 | 6 | 8 | 16.69 | 13.1 | Ix:409 Iy:29.1 | Zx:65.5 Zy:9.71 |
| 125×125 | 6.5 | 9 | 30.00 | 23.6 | Ix:839 Iy:293 | Zx:134 Zy:46.9 |
| 150×75 | 5 | 7 | 17.85 | 14.0 | Ix:666 Iy:49.5 | Zx:88.8 Zy:13.2 |
| 150×100 | 6 | 9 | 26.35 | 20.7 | Ix:1000 Iy:150 | Zx:135 Zy:30.1 |
| 150×150 | 7 | 10 | 39.65 | 31.1 | Ix:1620 Iy:563 | Zx:216 Zy:75.1 |
| 175×90 | 5 | 8 | 22.90 | 18.0 | Ix:1210 Iy:97.5 | Zx:138 Zy:21.7 |
| 175×175 | 7.5 | 7.5 | 51.42 | 40.4 | Ix:2900 Iy:984 | Zx:331 Zy:112 |
| 200×100 | 5.5 | 8 | 26.67 | 20.9 | Ix:1810 Iy:134 | Zx:181 Zy:26.7 |
| 200×150 | 6 | 9 | 38.11 | 29.9 | Ix:2630 Iy:507 | Zx:271 Zy:67.6 |
| 200×200 | 8 | 12 | 63.53 | 49.9 | Ix:4720 Iy:1600 | Zx:472 Zy:160 |
| 250×125 | 6 | 9 | 36.97 | 29.0 | Ix:3960 Iy:294 | Zx:317 Zy:47.0 |
| 250×175 | 7 | 11 | 55.49 | 43.6 | Ix:6040 Iy:984 | Zx:495 Zy:112 |
| 250×250 | 9 | 14 | 91.43 | 71.8 | Ix:10700 Iy:3650 | Zx:860 Zy:292 |
| 300×150 | 6.5 | 9 | 46.78 | 36.7 | Ix:7210 Iy:508 | Zx:481 Zy:67.7 |
| 300×200 | 8 | 12 | 71.05 | 55.8 | Ix:11100 Iy:1600 | Zx:756 Zy:160 |
| 300×300 | 10 | 15 | 118.4 | 93.0 | Ix:20200 Iy:6750 | Zx:1350 Zy:450 |
| 350×175 | 7 | 11 | 62.91 | 49.4 | Ix:13500 Iy:984 | Zx:771 Zy:112 |
| 350×250 | 9 | 14 | 99.53 | 78.1 | Ix:21200 Iy:3650 | Zx:1250 Zy:292 |
| 350×350 | 12 | 19 | 171.9 | 135 | Ix:39800 Iy:13600 | Zx:2280 Zy:776 |
| 400×200 | 8 | 13 | 83.37 | 65.4 | Ix:23500 Iy:1740 | Zx:1170 Zy:174 |
| 400×300 | 10 | 16 | 133.2 | 105 | Ix:37900 Iy:7200 | Zx:1940 Zy:480 |
| 400×400 | 13 | 21 | 218.7 | 172 | Ix:66600 Iy:22400 | Zx:3330 Zy:1120 |
| 450×200 | 9 | 14 | 95.43 | 74.9 | Ix:32900 Iy:1870 | Zx:1460 Zy:187 |
| 450×300 | 11 | 18 | 153.9 | 121 | Ix:54700 Iy:8110 | Zx:2490 Zy:540 |
| 500×200 | 10 | 16 | 112.2 | 88.2 | Ix:46800 Iy:2140 | Zx:1870 Zy:214 |
| 500×300 | 11 | 18 | 159.2 | 125 | Ix:68900 Iy:8110 | Zx:2820 Zy:540 |
| 600×200 | 11 | 17 | 131.7 | 103 | Ix:75600 Iy:2270 | Zx:2520 Zy:227 |
| 600×300 | 12 | 20 | 187.2 | 147 | Ix:114000 Iy:9010 | Zx:3890 Zy:601 |
| 700×300 | 13 | 24 | 231.5 | 182 | Ix:197000 Iy:10800 | Zx:5640 Zy:721 |
| 800×300 | 14 | 26 | 263.5 | 207 | Ix:286000 Iy:11700 | Zx:7160 Zy:781 |
| 900×300 | 16 | 28 | 305.8 | 240 | Ix:404000 Iy:1260 | Zx8990 Zy:842 |
表の項目説明
- 呼称 (H×B)
- フランジ厚 (t1)
- フランジの厚み。
- ウェブ厚 (t2)
- ウェブ（縦方向の板部分）の厚み。
- 断面積
- H形鋼の断面積。
- 単位重量
- H形鋼1メートルあたりの重量。
- 断面2次モーメント
- 曲げ剛性を示す値。
- 断面形状と材料の特性による。
- 断面係数
- 曲げ応力に関する設計の指標。
注意事項
- 上記はJIS G 3192で標準的に規定されるH形鋼の一部を基にした例です。実際の寸法や数値は詳細なカタログや設計条件を確認してください。
- 断面2次モーメントや断面係数は、荷重や支持条件によって重要な設計指標となります。
- 特殊用途のH形鋼（軽量型、重量型など）は、異なる数値を持つ場合があります。
H鋼の選定ポイント
H鋼を選定する際には、以下のポイントを考慮します。
- 荷重条件
使用環境における荷重（静荷重、動荷重）の種類や大きさを考慮し、適切な寸法と規格を選定します。例えば、大きな曲げモーメントがかかる場合にはフランジが広いH鋼が適しています。 - 耐久性と使用環境
使用する環境条件（屋内、屋外、湿度、塩害地域など）に応じて、表面処理（防錆塗装や溶融亜鉛メッキなど）や材質を選択します。 - 重量とコストのバランス
必要な強度を満たしながらも、過剰な重量を避けることでコスト削減が可能です。軽量H形鋼は、低荷重条件でコストと施工性を改善できます。 - 規格と製造可能性
JIS規格の寸法と供給状況を確認し、加工・輸送が容易なサイズを選ぶことが重要です。 - 加工後の残留応力
溶接や切削加工を行う際に、材料の内部応力が変化し、構造全体に歪みが生じる場合があります。この場合、黒皮材や焼鈍材の使用を検討することも有効です。
まとめ
H鋼は、その高い強度と剛性、そして多用途性により、機械設計や建築構造物において非常に重要な役割を果たします。適切なH鋼を選定するためには、荷重条件や使用環境、重量とコストのバランスを考慮する必要があります。また、寸法や種類が豊富であるため、用途に応じた最適なH鋼を選択することで、設計の効率性と耐久性を向上させることが可能です。
H鋼の選定には、JIS規格や各メーカーのカタログ情報を参考にしながら、使用条件を十分に理解して選択することが求められます。正確な選定により、構造全体の性能を最適化し、トラブルのリスクを低減することができるでしょう。
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