標準材料(プリセット)一覧
材料タブの「プリセット追加」から選択できる標準材料と、その登録値を示します。 プリセットにない材料は、各定数(E・ν・ρ・Fc・Fy)と区分を直接入力して登録できます。
プリセットの分類(鋼材・鉄筋・コンクリート)は、そのまま材料の区分になります。 区分は部材が RC 造か S 造かを決めるため、直接入力でも必須の入力項目です (構造種別の判定)。
材料グレード名と基準強度の対応は H12 建告第 2464 号(JIS 規格品)および 大臣認定品の基準強度によります。
ST-Bridgeの元強度指定・省略と、材料の表示名・明示物性は別です。 標準強度の優先順・径別指定・未解決時の扱いはST-Bridge標準強度を参照します。 ST-Bridgeの未知名に既知prefixがあっても標準強度として採用しません。 以下のE・ν・密度は、強度gradeから認識済み材料を作る際のSEPIKAの既定値であり、交換形式が物性を一意に規定するという意味ではありません。 任意物性の完全保存はOVIKAを用います。
共通の材料定数
| 材料 | ヤング係数 E [N/mm²] | ポアソン比 ν | 単位体積重量 [kN/m³] |
|---|---|---|---|
| 鋼材 | 205,000 | 0.3 | 設計用 γs = 78.5(固定荷重。正の密度で物理単位重量が設計値以下の場合) |
| 鉄筋 | 205,000 | 0.3 | 設計用 γ = ρ×g(RC/SRC の γRC/γSRC に内包。別加算しない) |
| コンクリート | \( E_c = 3.35\times10^4 \cdot (\gamma/24)^2 \cdot (F_c/60)^{1/3} \) | 0.2 | 単位体積重量表による(下表) |
- せん断弾性係数はいずれも \( G = E / {2(1+\nu)} \) で算定します(鋼材 G ≒ 78,846 N/mm²)。
- コンクリートの \( E_c \) 式は、RC 単位体積重量 γRC から \(\gamma_C=\gamma_{RC}-1.0\) [kN/m³] とした γC を用います。
- 鋼材の固定荷重(DL・地震用重量)は設計用単位体積重量 \( \gamma_s=78.5\ \mathrm{kN/m^3} \) を固定値として用います。 密度0の材料は自重0とします。物理質量密度の標準値は 7.85 t/m³ で、 質量行列・動的解析では入力した物理密度を用います。
- 鉄筋の自重は RC/SRC の \(\gamma_{RC}/\gamma_{SRC}\) に内包し、別加算しません。 CFT鋼管と充填コンクリートは別の材料領域として扱います。
- 質量密度は内部の N-mm-s 単位系で t/mm³ として保持します。 1 t/m³ = 1e-9 t/mm³、標準重力加速度は 9806.65 mm/s² (9.80665 m/s²)、1 kN/m³ = 1e-6 N/mm³です。 内部単位では1 t·mm/s² = 1 Nなので、密度と重力の積はN/mm³になります。
カスタム鋼材の密度と計算可否
主架構、二次部材、鋼壁、鋼床板、CFT鋼管の設計自重に参照される鋼材は、入力した 物理単位重量 \(\rho g\) が固定設計値を超える場合、理由付きで計算不可になります。 判定は鉄骨重量割増・被覆・仕上げを加える前の本体単位重量で行います。
\[ \rho,[\mathrm{t/mm^3}]\times9806.65,[\mathrm{mm/s^2}]
78.5\times10^{-6},[\mathrm{N/mm^3}] \]
等号は許可します。境界密度は \(78.5\times10^{-6}/9806.65\) t/mm³で、 約8.004772271876737 t/m³です。表示の丸め値8.005 t/m³を判定境界に用いません。 負の密度と非有限値(NaN・∞)は、高密度による過小評価とは別の入力不正です。 密度の大きい材料を登録しただけでは停止せず、対象の設計自重へ参照される場合に検査します。 SRC主材料の総断面重量、CFT充填材、鉄筋には鋼材の境界を適用しません。
標準密度の鋼材1 m³では物理重量76.9822025 kN、設計重量78.5 kNです。 物理単位重量85 kN/m³の鋼材1 m³では差が6.5 kNとなります。 鉄骨重量割増を1.1として設計重量が86.35 kNになっても、この密度入力は拒否します。
診断には材料ID、参照部材ID、入力密度、物理単位重量、固定値78.5、影響する 計算目的を示します。準備計算、DL自動同期、地震重量再生成、設計荷重を必要とする 解析は同じ条件で停止します。失敗後の旧自動DL/EX/EYと旧階重量は最新計算に使えません。 手入力荷重は保持され、密度の訂正またはUndo後に再準備できます。 物理密度に基づく独立した質量算定は、この高密度判定によって停止しません。
この入力防護はSEPIKAが採用する安全性契約です。固定設計値78.5を 任意のカスタム鋼の過小評価を許す根拠として扱いません。設計単位重量の直接入力や、 密度に比例させた設計値の自動変更には対応していません。 CFTは柱専用です。二次部材・床板・壁版へのCFT断面の使用は、編集と解析前チェックで拒否します。 この入力防護によってCFTの対応用途を広げるものではありません。
標準重力とSIの単位換算の公開一次資料は NIST SP 811(2008), Appendix B.8です。 同表の標準自由落下加速度は9.80665 m/s²です。設計単位体積重量78.5と高密度の拒否条件はSEPIKAの採用値・条件であり、 標準重力から導出した値や学会規準への適合保証ではありません。 学会規準・技術基準解説書の未閲覧原本を、照合済みとは扱いません。
実装参照:密度の設計可否は sepika_core::model::Material::validate_design_self_weight(crates/sepika-core/src/model/material.rs)、準備失敗時の無効化は sepika_job::prepare::invalidate_design_weights(crates/sepika-job/src/prepare.rs)が実装します。
実装参照:プリセットの材料定数は sepika_core::material_grade::material_presets(crates/sepika-core/src/material_grade.rs)が与え、せん断弾性係数は sepika_core::model::Material::shear_modulus(crates/sepika-core/src/model/material.rs)が \( G = E/{2(1+\nu)} \) で算定します。
コンクリート Ec の扱い
標準コンクリート材料の Ec は、構造区分に応じた単位体積重量表の γC から生成します。RC は γC = γRC - 1.0、SRC は γC = γSRC - 2.0 とするため、同じ Fc の RC/SRC で Ec は同一です。標準材料は、標準プリセットまたは標準グレード生成経路で作成された材料に限られ、材料タブで E を編集できません。ST-Bridge の RawMaterial など、物性値を明示入力して作成された材料は、標準グレードと同名でも直接入力材料として扱います。この場合は入力した E(Material.young)を編集でき、線形剛性などの線形材料経路ではその値を使います。NewRC ファイバーの圧縮包絡線は Fc から算定し、初期接線は Fc≤60 では Material.young、Fc>60 では NewRC 固有 Ec の暫定外挿を使います。
CFT の充填コンクリートだけは別経路で、Fc・コンクリート種類から無筋コンクリートの γC を求めて Ec を算定します。鋼管材料の密度・ヤング係数は充填 Ec に用いません。
鋼材プリセット
基準強度 F [N/mm²] は、JIS 規格品では板厚 t による区分があります。
| 名称 | 区分 | F(t≦40mm) | F(40mm<t≦100mm) |
|---|---|---|---|
| SS400 | 一般構造用圧延鋼材(JIS G3101) | 235 | 215 |
| SN400 | 建築構造用圧延鋼材(JIS G3136) | 235 | 215 |
| SM400 | 溶接構造用圧延鋼材(JIS G3106) | 235 | 215 |
| SM490 | 溶接構造用圧延鋼材(JIS G3106) | 325 | 295 |
| SN490 | 建築構造用圧延鋼材(JIS G3136) | 325 | 295 |
| BCR295 | 建築構造用冷間ロール成形角形鋼管(大臣認定品) | 295 | ― |
| BCP235 | 建築構造用冷間プレス成形角形鋼管(大臣認定品) | 235 | ― |
| TMCP325 | 建築構造用 TMCP 鋼材 490N 級(大臣認定品の一般名) | 325 | 325 |
| TMCP355 | 建築構造用 TMCP 鋼材 520N 級(同上) | 355 | 355 |
| TMCP385 | 建築構造用 TMCP 鋼材 550N 級(同上) | 385 | 385 |
| TMCP440 | 建築構造用 TMCP 鋼材 590N 級(同上) | 440 | 440 |
| SA440 | 建築構造用高性能 590N/mm² 鋼材(大臣認定品) | 440 | 440 |
| LY100 | 建築構造用低降伏点鋼材 100N 級(大臣認定品) | 80 | ― |
| LY225 | 建築構造用低降伏点鋼材 225N 級(大臣認定品) | 205 | ― |
- TMCP 鋼材(HBL 等の商品名で流通する大臣認定品の一般名)は板厚 40 mm 超 100 mm 以下でも F の低減がありません。
- プリセットの
Fyには F(t≦40 mm)を登録しますが、許容応力度検定では 材料名から板厚区分込みの F を都度解決するため、板厚 40 mm 超の 断面には低減後の F が適用されます(鋼材(F 値・許容応力度・座屈) 参照)。 - プリセット以外にも、SM520(355/335/325 の 3 区分、有効板厚100 mm以下)・SS490・STK400/490・ STKN400/490・STKR400/490・SNR400/490・SSC400・SWH400・BCP325 等の グレード名を材料名として登録すれば同様に F 値が解決されます (種別記号付き名称の対応範囲は次節を参照)。
- 保有水平耐力計算(プッシュオーバー)では、鋼材の材料強度として基準強度の 1.1 倍(590N 級の SA440・TMCP440 は 1.05 倍)、RC 主筋は 1.1 倍を用います (せん断補強筋は割増ししません)が、材料ごとに割増係数の直接入力もできます (プッシュオーバー解析 参照)。
実装参照:基準強度 F の板厚区分込みの解決は sepika_core::material_grade::{steel_f_value, steel_f_value_prefix}(crates/sepika-core/src/material_grade.rs)が行います。
SM520 系列の基準強度と適用限界
SM520B・SM520C の基準強度 F は、平成12年建設省告示第2464号第一一の表を採用します。 裸の SM520 はアプリ内の既存系列名であり、告示の完全な種類記号 B/C と区別します。 材料の名称認識は前後空白を除く完全一致で、大小文字を区別します。
| 有効な製品板厚 t [mm] | F [N/mm²] |
|---|---|
| 0 < t ≤ 40 | 355 |
| 40 < t ≤ 75 | 335 |
| 75 < t ≤ 100 | 325 |
| t > 100 | 未算定 |
0・負値・非有限値は有効厚さではありません。100 mm超を最終区分へ外挿せず、材料の明示 fy、主材料の fy、235 N/mm²等の既定値でも補完しません。 対象の通常S・SRC・CFT検定、接合部のH梁/壁側柱鋼材、部材ランク・保有水平耐力、複合断面ファイバー材料・SRC増分せん断耐力は、範囲外を理由付き未算定または入力エラーとして扱います。 一部の適合鋼材だけを合計して全適合とすることもありません。未知名称の鋼材を正の有限な fy で直接指定する既存の契約とは区別します。 準備計算の部材ランクは判定不可と理由を示します。通常検定の未算定は検定比0の合格ではなく、帳票・MCPでも理由と未算定件数を保持します。
出典は発出省の告示2464本文のPDF3頁の表とPDF6頁の表注(JIS G3106-1999の種類記号)です。 この統合本文の改正記載は平成19年告示623までです。令和元年国土交通省告示203第18条のPDF43–45頁は日本工業規格から日本産業規格への用語改正であり、この数値欄を変更していません。 日本法令索引の沿革と合わせて照合しています。
355/335の2区分で扱う方式に対し、現在の標準Fには告示の3区分を採用します。75 mm超335を採用する認定・製品限定条件や上限は未確認です。 鋼板・圧延H/極厚H・溶接組立材の素材は完全な種類記号と適用規格を確認してください。認定TMCP等の個別指定FをSM520B/Cへ一般化しません。 正式な現行JIS原本の全製品・全厚みの確認は未実施であり、JIS最小降伏点の16 mm区分や365 N/mm²をこの法令Fに混入しません。 小梁やパネルの用途別板厚の解決、パネルの柱選択、材料強度割増係数の責務はこの表とは別で、ここで厚さ40 mm固定等の既存接続を変更しません。
鋼材名の対応範囲
標準物性と基準強度Fは、対応する分類名または下表の種別記号を付けた名称だけから解決します。 前後空白は除き、大文字小文字を区別します。内部空白や余分な文字は許可しません。
| 分類名 | 対応する種別記号 |
|---|---|
| SM400 | A・B・C |
| SM490 | A・B・C・YA・YB |
| SM520 | B・C |
| SN400 | A・B・C |
| SN490 | B・C |
| STKN400・STKN490 | B・W |
| SNR400 | A・B |
| SNR490 | B |
分類名だけのSM400・SM490等は、アプリ内の既存分類として使用できます。 SS400/490、STK400/490、STKR400/490、SSC400、SWH400、BCR235/295、BCP235/325、 TMCP325/355/385/440、SA440、LY100/225は分類名だけを認識します。 これは全JIS鋼種の一覧ではありません。SM400YA・SM400YB・SM400XYZ・SN400XYZは未対応です。 SM400とSM490では、上表に示す種類記号を区別して認識します。 上表の名称認識は、SM490YA/YB等の種類別・全厚みのF値を保証するものではありません。 F値は既存の分類名ごとの表を使用します。通常鋼部材・鋼小梁・S/CFT接合部の検定では、SM520系列、およびSS・SM・SN・STK・STKN・STKR・SNRの400/490系列、SSC400・SWH400の100 mm超を入力エラーとします。その他の材料や計算経路を含む全製品・全厚みの適用を保証するものではありません。既存表で最終区分値を用いる経路の100 mm超への適用は非保守的になり得るため、実運用では別途確認が必要です。
ST-Bridgeで未知の元gradeだけを指定した場合は、元名称を残し、強度を未解決として報告します。 標準F・標準密度・標準材料対応を自動生成しません。SRC等の内蔵鋼材には、未解決の材料行を E=205000 N/mm²・密度0・fy未指定で保持する場合があります。このEの既定値は標準鋼材としての認定を意味しません。 同名の材料に物性が明示されている場合は、名称・E・ν・密度・G・fyと参照を保持します。 未知の元gradeの解決と、利用者が明示したカスタム材料の採用は別です。
通常鋼部材・鋼小梁・S/CFT柱梁接合部の検定は、F値の選択と入力条件に従い、材料不備を235 N/mm²で補完しません。SRC内蔵鉄骨も235 N/mm²で補完せず、未知名の直接入力はSRCへの適用根拠が未確定として未算定とします。解析用終局耐力は各経路の条件に従います。 保有水平耐力の鋼材強度割増も、標準物性・F値と同じ対応済み名称だけを認識します。 前後空白は除き、大小文字は区別します。SN400Bと前後空白付きは1.1、SA440・TMCP440と前後空白付きは1.05です。 SN400-custom・SM400YA・小文字sn400b・未知名称は、自動割増なし(1.0)です。 明示した割増係数は名称判定より優先し、未知名称の明示fyも保持します。 材料区分の名称推定は別の判定であり、未知の接尾辞を持つ名称でも鋼材区分を推定する場合があります。 名称の標準復元を拒否しても、すべての計算が停止するわけではありません。 CFTは鋼材区分の既知名称から実板厚のFを解決し、未知名称でも正の有限な明示fyがあれば採用します。 既知名称の標準Fは明示fyより優先します。
実装参照:鋼材名の対応判定は sepika_core::material_grade::steel_grade_base(crates/sepika-core/src/material_grade.rs)、標準物性は sepika_core::standard_material::standard_material_properties(crates/sepika-core/src/standard_material.rs)が解決します。
鉄筋プリセット
基準強度(=規格降伏点)[N/mm²]。
| 名称 | 区分 | 基準強度 |
|---|---|---|
| SD295 | 異形鉄筋(JIS G3112) | 295 |
| SD345 | 異形鉄筋(JIS G3112) | 345 |
| SD390 | 異形鉄筋(JIS G3112) | 390 |
SD/SRに続く数値を基準強度として解決するため、プリセット外のSR235・SD490等も材料名から解決できます。- 鉄筋の許容応力度(径区分・せん断補強筋の上限)は 鉄筋(径区分に注意) によります。
- せん断補強筋として対応するのは
SR235・SR295・SD295(SD295A・SD295Bを含む)・SD345・SD390・SD490の普通強度のみです。高強度せん断補強筋の製品名(KH785等)や 未知名は現時点で未対応であり、割り当てた断面を含む検定・解析は停止します。
実装参照:基準強度(=規格降伏点)の名称解決は sepika_core::material_grade::rebar_f_value(crates/sepika-core/src/material_grade.rs)が行います。
コンクリートプリセット
普通コンクリートを対象とし、γC は気乾単位体積重量(Ec 算定用)、γRC は鉄筋コンクリートの 単位体積重量(自重・質量算定用。γRC = γC + 1.0)とします。
| 名称 | Fc [N/mm²] | γC [kN/m³] | Ec [N/mm²] | γRC [kN/m³] |
|---|---|---|---|---|
| Fc18 | 18 | 23.0 | 20,596 | 24.0 |
| Fc21 | 21 | 23.0 | 21,682 | 24.0 |
| Fc24 | 24 | 23.0 | 22,669 | 24.0 |
| Fc27 | 27 | 23.0 | 23,577 | 24.0 |
| Fc30 | 30 | 23.0 | 24,419 | 24.0 |
| Fc33 | 33 | 23.0 | 25,208 | 24.0 |
| Fc36 | 36 | 23.0 | 25,949 | 24.0 |
| Fc40 | 40 | 23.5 | 28,058 | 24.5 |
| Fc42 | 42 | 23.5 | 28,518 | 24.5 |
| Fc45 | 45 | 23.5 | 29,182 | 24.5 |
| Fc50 | 50 | 24.0 | 31,525 | 25.0 |
| Fc55 | 55 | 24.0 | 32,542 | 25.0 |
| Fc60 | 60 | 24.0 | 33,500 | 25.0 |
- RC の自重・質量は鉄筋の実体積を置換せず、総断面へ γRC を一様に適用します。標準プリセットの γRC は表の値とし、Ec 算定時は必ず γC = γRC - 1.0 とします。SRC 造(鉄骨鉄筋コンクリート)用に追加する場合は γSRC = γC + 2.0 を総断面の密度に
用います(プリセット追加時の「SRC造」指定。名称は
Fc24(SRC)のようになります)。 - CFT の充填コンクリート部は鉄筋が無いため、無筋コンクリートの \( \gamma_C \) をそのまま用います(γRC・γSRC は用いません)。設計重量(DL・地震用重量)と質量のどちらも同じ \( \gamma_C \) を使い、鋼管部の設計用単位体積重量 \( \gamma_s = 78.5\ \text{kN/m}^3 \)・物理質量密度 7.85 t/m³ とは別領域として合算します。
- CFT の等価断面性能に用いる Ec は、充填コンクリートの Fc と種類から無筋コンクリートのγCを求めて算定します。鋼管材料の密度は用いません。
Fcに続く数値を設計基準強度として解釈するため、プリセット外のFc38等も材料名から解決できます。- コンクリートの許容応力度は コンクリート によります。
実装参照:設計基準強度の名称解決は sepika_core::material_grade::parse_concrete_fc(crates/sepika-core/src/material_grade.rs)が行い、プリセットの γC・γRC は sepika_core::units::concrete_unit_weight_kn_m3(crates/sepika-core/src/units.rs)、Ec は sepika_core::section_shape::concrete_young_modulus_gamma(crates/sepika-core/src/section_shape/material.rs)を用いて算定します。
ナビゲータの材料一覧
左ドックのナビゲータには「材料一覧」があり、材料は区分ごとにグループ化して表示します。 表示順は鋼材 → コンクリート → 鉄筋で固定し、各区分の中に材料名が並びます。 材質の行をクリックすると、下ドックの「モデル」タブ→「材料」テーブルへ移動して、その材料行が選択状態になります。 グループの既定状態は閉じているため、必要な区分だけを開いて確認できます。
実装参照:区分ごとのグループ化(鋼材 → コンクリート → 鉄筋の固定順)と一覧の描画は sepika_app::app::nav_model::material_category_groups・App::nav_materials(crates/sepika-app/src/app/nav_model.rs)が行い、材質クリックでモデルタブの材料テーブルへ移動します。