【Q】鋼材と比較した時の強度は?　置き換えるときの目安は？

 

アルミと鋼材では、強度の違いに差があるのでしょうか？

鋼材からアルミフレームへ置き換える時の目安を教えてください。

 

 

【A】強度は「曲げこわさ値」で決まります。置き換えの目安も「曲げこわさ値」がポイントです。

 

ご質問ありがとうございます。

 

2月号で回答しました、アルミフレームと鋼材とのコスト比較同様、

強度比較のご質問も多く寄せられます。

 

【今月のまめ知識　第1回】アルミフレームってなに？で、

アルミと鋼材の比較を説明しましたが、ここでは具体的な選定において

どう考えればよいかを説明します。

 

梁として荷重がかかった時の変位量は、

縦弾性係数と断面二次モーメントを乗じた数値で決まります。

この値を“曲げこわさ”と言います。

 

縦弾性係数は材料固有の値で、アルミニウムは鋼材の約1/3です。

断面二次モーメントは材料に関係なく形状の係数です。

 

ということは、アルミニウムで鋼材と同じ曲げこわさを求めるならば、

断面二次モーメントが3倍程度のものを選定すればよいということになります。

 

3倍というと大きな差に感じますが、断面二次モーメントは高さの３乗に比例します。

 

例として、50×50×2.3tの角パイプと、この3倍の断面2次モーメントとなる

60×60の角パイプを想定し、肉厚を考慮し60×60×4.4tで比較してみましょう。

 

50×50×2.3t

断面二次モーメントは、166802mm⁴

鋼材とした質量は、1.753kg/m

 

60×60×4.4t

断面二次モーメントは、507338mm⁴

アルミニウムとした質量は、1.373kg/m

 

外寸を2割大きくしても、質量は2割軽くなるのです。

 

構造用アルミフレームの場合にはナット挿入溝があるため、

単純な角パイプより質量は増加しますが、

一般的な鋼材との曲げこわさ比較として、

以下の表を参考にしてください。

画像をクリックすると、大きな表がご覧になれます。

 

 

（ナット溝が有る形状はアルミフレーム、角パイプ・Lアングルは鋼材になります。）



※このデータは弊社Webサイトの「アルファフレームの技術データ集」→「曲げ剛性比較グラフ（PDF：726KB）」に掲載されています。

↓↓↓↓コチラからダウンロードできます。
http://www.nic-inc.co.jp/alfaframe/support/technical/index.html