断面係数は、構造工学で使用される梁の幾何学的（つまり、形状に関連する）プロパティです。 表示Z、それはビームの強さの直接的な尺度です。 この種の断面係数は、エンジニアリングでは2つのうちの1つであり、具体的には弾性セクションモジュラス。 他の種類の弾性率はプラスチックセクションモジュラス。
パイプやその他の形式のチューブは、建設業界ではスタンドアロンの梁と同じくらい重要であり、その独自性があります。 形状は、この種の材料の断面係数の計算が他の材料の計算とは異なることを意味します タイプ。 断面係数を決定するには、問題の材料のさまざまな固有の、または組み込みの変更できない特性を知る必要があります。
セクションモジュラスの基礎
材料のさまざまな組み合わせで作られたさまざまなビームは、 梁、パイプ、またはその他の構造要素のそのセクションにある小さな個々の繊維 考慮。 「極端な繊維」、またはセクションの端にある繊維は、セクションが受ける負荷の大部分を負担することを余儀なくされます。
断面係数の決定Z距離を見つける必要がありますyから図心セクションの、とも呼ばれる中立軸、極端な繊維に。
セクションモジュラス方程式
弾性物体の断面係数方程式は次の式で与えられます。Z = 私 / y、 どこy上記の距離であり、私それは断面二次モーメントセクションの。 （このパラメーターは、慣性モーメント、しかし、物理学ではこの用語の他の用途があるので、「断面二次モーメント」を使用するのが最善です。）
異なるビームは異なる形状を持っているため、異なるセクションの特定の方程式は異なる形式を想定しています。 たとえば、パイプなどの中空管のそれは
Z = \ bigg（\ frac {π} {4R} \ bigg）（R ^ 4 − R_i ^ 4）。
「断面二次モーメント」とは何ですか？
断面二次モーメント私はセクションの固有のプロパティであり、セクションの質量が非対称に分布し、荷重の処理方法に影響を与える可能性があるという事実を反映しています。
与えられたサイズと質量の頑丈なスチールドアと、同じサイズと質量のドアで、ほとんどすべての質量が外側の端にあり、中央が非常に薄いものを考えてみてください。 直感と経験から、後者のドアは押し込もうとしても反応しにくいことがわかるでしょう。 均一な構造でドアよりもヒンジの近くで開くため、より多くの質量が ヒンジ。
パイプの断面係数
パイプまたは中空管の断面係数の式は、次の式で与えられます。
Z = \ bigg（\ frac {π} {4R} \ bigg）（R ^ 4 − R_i ^ 4）。
この方程式の導出は重要ではありませんが、パイプの断面が円形である（または次のように扱われるため） 計算目的が円形に近い場合）、π定数が表示されると予想されます。これは、 サークル。
それに注意してください私 = Zy、断面二次モーメント私パイプの場合は
I = \ bigg（\ frac {π} {4} \ bigg）（R ^ 4 − R_i ^ 4）。
つまり、この形式の断面係数方程式では、y = R.
他の形状の断面係数
三角形、長方形、またはその他の幾何学的構造の断面係数を見つけるように求められる場合があります。 たとえば、中空の長方形断面の方程式は次の形式になります。
Z = \ frac {bh ^ 2} {6}
どこbは断面の幅であり、h高さです。
オンラインセクションモジュラス計算機
あらゆる種類の形状のオンライン断面係数計算機を簡単に追跡できますが、しっかりしているのは良いことです 方程式を処理し、変数が何であるか、なぜ変数が 数式。 そのような計算機の1つがリソースで提供されています。