中実材とは?中空材との違いと断面二次モーメントの比較
中実材(ちゅうじつざい)とは、中身が詰まった断面の鋼材のことです。丸鋼・平鋼・角鋼などが該当します。中が空洞の中空材(鋼管)と対になる言葉です。
この記事について
鋼材の規格・寸法などはJISや製品の改訂で変わることがあります。本記事は学習用の概要です。実務では必ず最新のJIS・メーカーの形鋼表(鋼材ハンドブック)を確認してください。
中実材の読み方と意味
読み方は「ちゅうじつざい」。断面の内部まで金属が詰まっている(中実な)鋼材を指します。代表は丸鋼(断面が円)・平鋼(フラットバー)・角鋼です。ブレースや小物の部材などに使われます。
中空材との違い
| 中実材 | 中空材 | |
|---|---|---|
| 断面 | 中身が詰まっている | 中が空洞(鋼管) |
| 例 | 丸鋼・平鋼・角鋼 | 円形鋼管・角形鋼管 |
| 曲げ・座屈効率 | 同じ重さでは劣る | 同じ重さで有利 |
断面二次モーメントの比較
同じ断面積(≒重さ)でも、材料が外周に分布する中空材のほうが断面二次モーメントIは大きくなります。たとえば中実の丸鋼(直径D)は:
中実丸鋼:I = πD⁴ / 64
これに対し、同じ断面積を外径の大きな薄い鋼管に置き換えると、外周まで材料が広がるぶんIが大きくなり、曲げにも座屈にも強くなります。これが「材料を外側に配置するほど効率がよい」という構造の基本原則です。
POINT
だからこそ、鉄骨では中実材よりH形鋼(外側にフランジ)や鋼管(中空)が梁・柱に多用されます。中実材は、断面が小さくてよい引張材(ブレース等)や、座屈が問題にならない部位で使われます。
まとめ
- 中実材(ちゅうじつざい)は中身が詰まった鋼材。丸鋼・平鋼・角鋼など。
- 同じ断面積なら中空材のほうが断面二次モーメントが大きく曲げ・座屈に有利。
- 中実材は引張材や座屈が問題にならない部位に使われる。