鋼構造の紹介

スチール構造は、現代の建設において重要な解決策となっています。耐久性、柔軟性、そして高い耐荷重能力といった数多くの利点を持つスチール構造は、住宅や産業プロジェクトの両方でますます好まれ広く適用されています。
この記事では、BMB Steelがスチール構造、その構成要素、利点、建設における実際の応用についての詳細な情報を提供します。

1. スチール構造とは何ですか？

一般的には、熱間圧延および組み立てた製品として分類され、角、チャンネル、IまたはH、正方形、長方形、円形といった断面形状を特徴とします。世界的に、スチール構造の需要は着実に増加しています。

1.1 スチール構造の定義

スチール構造は、柱、屋根桁、梁、ブレース、接続部品を、ボルトまたは溶接で組み立てた荷重支持システムです。この構造は高い強度を提供し、組み立てや解体の柔軟性を持ち、必要に応じて再利用できます。他の構造、たとえば鉄筋コンクリートと比較して、スチール構造は軽量で、建設が早く、品質管理の観点で簡単に管理できます。

1.2 スチール構造の詳細な説明

スチール構造は、柱、屋根桁、梁、ブレース、接続部品などの主要要素で構成されています。これらの部品は工場で前処理され、現場で組み立てられ、堅固かつ柔軟なフレームを形成し、簡単に変更できます。

詳しくは： プレハブ建物は建設のトレンドになっています

2. スチール構造の一般的な形状

スチール構造は、その柔軟性と高い耐久性により建設に広く使用されています。特定の目的やプロジェクト要件に適した様々なスチール構造があります。以下は、現在の建設プロジェクトで最も一般的に使用されるタイプです。

2.1 Z形スチール構造

Z形スチール構造は、rolled cross-sectionで、2つの平行フランジがウェブで接続された標準的なアメリカのスチールビームです。

2.2 L形スチール構造

L形スチール構造は、90°の角で接続された2つのスチール脚から構成されます。これらの2つの脚は、等しい場合と不等の場合があり、通常、構造の深さを減少させるために床システムで使用され、材料を節約し、より多くのスペースを作り出します。

2.3 Hパイル構造

Hパイル構造 は、効率的に荷重をパイルヘッドに伝達するために設計されています。このタイプの構造は最も高い耐荷重能力を持ち、1,000トンを超える重さにも耐えることができ、深い基礎に理想的です。

2.4 C形スチール構造

C形スチール構造は、短中スパン構造に対するコスト効果の高いソリューションです。これらは、柔軟性と低コストでの耐荷重能力が必要とされる橋の設計やその他の建設用途でよく使用されます。

2.5 HSS中空スチール構造

HSS中空スチール構造は、断面が円形、正方形、または長方形になっています。エンジニアは、高強度と柔軟性があるため、このタイプのスチール構造を溶接スチールフレームでよく使用します。

2.6 Iビームスチール構造

Iビームスチール構造は、広フランジビームとも呼ばれ、主要面内でのせん断および曲げ荷重を非常に効率的に運ぶことができます。様々なサイズがあり、高耐久性と精度が必要なプロジェクトでよく使用されます。

2.7 スチールパイプ構造

スチールパイプ構造は、水、石油、およびガスパイプラインなどのアプリケーションに欠かせません。このタイプの構造は、産業および土木工学プロジェクトの耐荷重フレームワークでも使用されます。

2.8 T形スチール構造

T形スチール構造は非常に耐荷重性があり、通常、主要な荷重支持システムで使用されます。ただし、下フランジがないため、他のタイプと比較して安定性が低下することがあります。

2.9 スチールプレート構造

スチールプレート構造は、大型の工業プロジェクト、たとえば工場や倉庫で一般的に使用される平らで大きなスチール片です。

2.10 カスタマイズされたスチール構造

特殊なプロジェクトや特定のデザインが必要な場合、カスタマイズされたスチール構造が作成され、ユニークなプロジェクト要件を満たすことができます。このタイプのスチール構造は精密さを確保し、各プロジェクトの特定のニーズを満たします。また、建物の美的でアイコニックなシンボルも作り出します。

詳しくは： プレエンジニアードスチールビルとは？プロジェクトに最適なソリューション

3. スチール構造の利点と欠点

利点：

• 耐久性と高い耐荷重能力：重い荷重や風や地震といった環境力に耐えられ、建物の安定性を確保します。
• 簡単な建設と組み立て、高速スケジュール：プレハブ部品は建設時間を短縮し、時間とコストを節約します。
• 軽量で運搬が容易：鉄筋コンクリートよりも軽量で、基礎の負荷を軽減し、運搬および労働コストを下げます。
• デザインの柔軟性：調整や変更が簡単で、改修や拡張に最適です。
• コスト効果：生産および建設コストが低く、スチールは再利用可能で、長期的な節約を提供します。

欠点：

• 限られた耐荷重能力：薄いスチールフレームは、重い荷重や長いスパンを必要とする建物には適さないことがあります。
• 腐食のリスク：スチールは適切に保護されていない場合、腐食しやすく、これが維持管理コストを増加させます。
• 熱伝導率：スチールは熱を容易に伝達し、高エネルギーコストを引き起こし、極端な温度の際に居住者の不快感を引き起こす可能性があります。

4. スチール構造の特性

スチールは主に鉄と炭素から成る合金であり、マンガン、硫黄、銅、リン、クロム、ニッケルなどの他の元素が加えられ、その特性を調整します。スチール構造の性能と挙動は、スチールの化学組成によって大きく決まります。スチール構造に影響を与える重要な特性には、以下があります：

• 化学組成：
• 炭素とマンガン：含有量が増加すると、引張強度と降伏強度が向上しますが、延性と溶接性が低下します。
• 硫黄とリン：過剰な量は、脆さを引き起こし、溶接性と疲労強度を低下させる可能性があります。
• クロムとニッケル：耐腐食性を改善し、高温の耐久性を向上させます。
• 銅：さらに耐腐食性を改善します。

化学組成の小さな変化でも、パイプ、プレート、導管、ボルト、リベット、補強棒などの構造部品に使用される異なる種類のスチールが生じることがあります。

スチールは、様々な特性を実現するために、熱処理や合金化などのプロセスを経て生産されます。以下の特性が含まれます：

• 引張強度：引張試験を行って降伏強度と究極強度を判断し、材料に対する応力-ひずみ曲線を提供します。
• 硬度：材料の圧痕や引っかきに対する抵抗として定義されます。ブリンネル、ビッカース、ロックウェル硬度測定法などの方法で測定されます。
• ノッチの靭性：これは、特に繰り返し荷重を受けたときに、材料がひび割れの伝播に抵抗する能力を指します。高強度スチールは、故障前により多くのエネルギーを吸収し、突然の構造崩壊のリスクを低減します。
• 疲労強度：スチールは、静的試験で耐えられる最大荷重よりも小さい荷重でも、繰り返し荷重下で失敗する可能性があります。このため、構造設計時には疲労強度を考慮することが不可欠です。
• 耐腐食性：スチールは、特に湿気の多い環境や塩水の近くで腐食しやすいです。これを克服するために、銅、リン、クロムなどの元素が添加され、スチールを錆や劣化に対してより耐性のあるものにします。
• 圧延スチール：コンクリートとは異なり、スチールは高い融点のため、現場で鋳造することができません。その代わりに、柱、梁、ブレースなどのスチール部品は、製鉄所で製造され、現場に運ばれて組み立てられます。圧延スチール製品は、その強度と多用途性から構造用途で広く使用されています。

要するに、スチールの特性、引張強度、硬度、靭性、耐腐食性は、建設において非常に versatileな材料となります。特定のプロジェクト要件に基づいて、スチールの性能を最適化するために様々な元素を追加することができます。

5. ベトナムのスチール構造基準

スチール構造の基準は、建設における品質と安全性を確保し、建設プロジェクトで使用されるスチール材料の要件を定義しています。ベトナムのスチール構造は、オーストラリア、アメリカ、イギリス、ヨーロッパなどの国の基準に従わなければなりません。

これらの基準が特定されると、それはスチール構造の建設、検査、および承認の基礎となります。ベトナムでは、スチール構造の主要な国家基準は TCVN 5575: 2012です。

TCVN 5575: 2012の主な特徴：

• 起源：
• ロシアの基準から派生した SNIP II-23-81です。
• 建設科学技術研究所によって編纂され、建設省の下にあります。
• 建設省が提案し、一般基準と品質局が評価し、科学技術省が発表しました。
• 法的枠組み：
• 国の基準として認識されています 「国家標準」、基準および技術規制法の第69条第1項において。
• また、政府令第127/2007/ND-CP第7条第2項Bにおいても規定されており、基準および技術規範に関する詳細な規定を提供しています。
• 適用：
• この標準は 民間および産業スチール構造に適用されますが、交通または灌漑建設の設計には使用されません（橋、道路、パイプライン、バルブ扉など）。
• 設計方法：
• TCVN 5575: 2012は、 限界状態法を使用し、荷重、材料、作業条件に対して安全係数を適用します。
• それは 構造の剛性に重点を置き、構造の形状に著しい変形を許可しません。
• 計算式：
• 強度計算：使用される公式は、計算された強度 = 標準強度/材料安全係数です。
• 荷重計算：公式は、計算された荷重 = 標準荷重/荷重安全係数です。
• 複数の有効な荷重の場合、標準は正確さを確保するために 同時荷重減少係数を紹介します。
• 特定の規則：
• この標準には、風荷重、空力係数など、スチール構造の設計に影響を与える環境要因に関する具体的なガイドラインが含まれています。

TCVN 5575: 2012は、ベトナムのスチール構造が民間および産業建設プロジェクトにおいて安全性、信頼性、性能基準を満たすことを保証するのに重要な役割を果たします。

6. 建設におけるスチール構造の応用

スチール構造は、住宅用から産業用まで、様々なタイプの建設プロジェクトで広く適用されています。以下は最も一般的な応用です。

6.1 工場と倉庫のフレームワーク

スチール構造は、その優れた耐荷重能力と迅速な建設により、工場や倉庫に最適です。スチールフレームは、製造や保管に適した広々としたオープンエリアを提供します。

6.2 道路橋と吊り橋

スチール構造は、その重い荷重を支え、過酷な天候に耐える能力により、道路橋や吊り橋の建設に広く使用されています。

6.3 スポーツアリーナ、ホール、空港の屋根

スチール構造は、スポーツアリーナ、展示ホール、空港の屋根などの広大なスパンの建物の建設を可能にし、過剰な内部支柱を必要とせず、広々とした柔軟な内部空間を作り出します。

6.4 高層ビルとタワー

高層ビルやタワーは、全体の重量を軽減しながら、構造の強度と耐久性を確保するために、スチール構造を頻繁に使用します。

7. スチール構造に関するFAQ

Q1: スチール構造は伝統的な建設よりも高価ですか？
A: スチール構造は、材料や熟練した労働力のために初期コストが高くなることがありますが、迅速な建設時間、維持管理の削減、エネルギー効率により、長期的には節約につながることがよくあります。

Q2: スチール建物はどれくらい持ちますか？
A: スチール建物は約50年持つことができますが、適切な維持管理を行えば100年まで持つことができます。

Q3: スチール建設は環境に優しいですか？
A: はい、スチールは100％リサイクル可能であり、その強度や耐久性を損なうことなく再利用できるため、持続可能な建材です。

スチール構造 は、柔軟性と高い耐荷重能力からコスト削減に至るまで、数多くの利点を備えた現代的で持続可能な建物のソリューションを提供します。スチール構造は、所有者、請負業者、設計者にとってトップの選択肢となっています。効率的で持続可能かつコスト効果の高い建物のソリューションをお探しの場合、スチール構造はあなたのプロジェクトの理想的な選択です。

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