SecBuildHの断面性能に断面二次半径と断面係数を追加

st-func · Feb 14, 2024 · 7816f96 · 7816f96
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diff --git a/src/constant.ts b/src/constant.ts
@@ -8,7 +8,11 @@ export const STEEL_DENSITY: number = 7850.0;
  */
 export const enum SecPropertyType {
   Area = "断面積",
+  ElasticModulusY = "断面係数Y",
+  ElasticModulusZ = "断面係数Z",
   MassPerMetre = "単位質量",
+  RadiusOfGyrationY = "断面二次半径Y",
+  RadiusOfGyrationZ = "断面二次半径Z",
   SecondMomentOfAreaY = "断面二次モーメントY",
   SecondMomentOfAreaZ = "断面二次モーメントZ",
 }
diff --git a/src/sec/build-h.test.ts b/src/sec/build-h.test.ts
@@ -25,14 +25,54 @@ test("ビルドHのA", () => {
   );
 });
 
+test("ビルドHのZY", () => {
+  const ZY = 1.55203645833333e-2;
+  const NUM_DIGITS = 16;
+  expect(SecBuildH.elasticModulusY(H.a, H.b, H.t1, H.t2)).toBeCloseTo(
+    ZY,
+    NUM_DIGITS
+  );
+  expect(
+    SecBuildH.property(SecPropertyType.ElasticModulusY, H.a, H.b, H.t1, H.t2)
+  ).toBeCloseTo(ZY, NUM_DIGITS);
+});
+
+test("ビルドHのZZ", () => {
+  const ZZ = 1.3366199375e-3;
+  const NUM_DIGITS = 17;
+  expect(SecBuildH.elasticModulusZ(H.a, H.b, H.t1, H.t2)).toBeCloseTo(
+    ZZ,
+    NUM_DIGITS
+  );
+  expect(
+    SecBuildH.property(SecPropertyType.ElasticModulusZ, H.a, H.b, H.t1, H.t2)
+  ).toBeCloseTo(ZZ, NUM_DIGITS);
+});
+
 test("ビルドHの単位質量", () => {
   const M = 328.5225;
   expect(
     SecBuildH.property(SecPropertyType.MassPerMetre, H.a, H.b, H.t1, H.t2)
   ).toBe(M);
 });
 
-test("ビルドHのIy", () => {
+test("ビルドHのiY", () => {
+  const IY = 4.71714095162177e-1;
+  const NUM_DIGITS = 15;
+  expect(
+    SecBuildH.property(SecPropertyType.RadiusOfGyrationY, H.a, H.b, H.t1, H.t2)
+  ).toBeCloseTo(IY, NUM_DIGITS);
+});
+
+test("ビルドHのiZ", () => {
+  const IZ = 7.99229000487988e-2;
+  const NUM_DIGITS = 16;
+  expect(
+    SecBuildH.property(SecPropertyType.RadiusOfGyrationZ, H.a, H.b, H.t1, H.t2)
+  ).toBeCloseTo(IZ, NUM_DIGITS);
+});
+
+test("ビルドHのIY", () => {
   const IY = 9.31221875e-3;
   const NUM_DIGITS = 17;
   expect(SecBuildH.secondMomentOfAreaY(H.a, H.b, H.t1, H.t2)).toBeCloseTo(
@@ -50,7 +90,7 @@ test("ビルドHのIy", () => {
   ).toBeCloseTo(IY, NUM_DIGITS);
 });
 
-test("ビルドHのIz", () => {
+test("ビルドHのIZ", () => {
   const IZ = 2.673239875e-4;
   const NUM_DIGITS = 18;
   expect(SecBuildH.secondMomentOfAreaZ(H.a, H.b, H.t1, H.t2)).toBeCloseTo(

diff --git a/src/sec/build-h.ts b/src/sec/build-h.ts
@@ -38,6 +38,7 @@ export class SecBuildH {
 
   /**
    * 組立H形鋼の断面積
+   * 根拠:建築構造ポケットブック第6版 p.34
    * @param a 成 A
    * @param b フランジ幅 B
    * @param t1 ウェブ厚 t1
@@ -47,37 +48,66 @@ export class SecBuildH {
   static area(a: number, b: number, t1: number, t2: number): number {
     return a * b - (a - 2 * t2) * (b - t1);
   }
+
+  /**
+   * 組立H形鋼の断面係数（Y軸まわり）
+   * （根拠:建築構造ポケットブック第6版 p.34）
+   * @param a 成 A
+   * @param b フランジ幅 B
+   * @param t1 ウェブ厚 t1
+   * @param t2 フランジ厚 t2
+   * @returns 断面係数（Y軸まわり） ZY
+   */
+  static elasticModulusY(a: number, b: number, t1: number, t2: number): number {
+    return (1.0 / (6.0 * a)) * (b * a ** 3 - (b - t1) * (a - 2 * t2) ** 3);
+  }
+
+  /**
+   * 組立H形鋼の断面係数（Z軸まわり）
+   * （根拠:建築構造ポケットブック第6版 p.34）
+   * @param a 成 A
+   * @param b フランジ幅 B
+   * @param t1 ウェブ厚 t1
+   * @param t2 フランジ厚 t2
+   * @returns 断面係数（Z軸まわり） ZZ
+   */
+  static elasticModulusZ(a: number, b: number, t1: number, t2: number): number {
+    return (1.0 / (6.0 * b)) * (2 * t2 * b ** 3 + (a - 2 * t2) * t1 ** 3);
+  }
+
   /**
-   * 組立H形鋼の断面二次モーメント（強軸）
+   * 組立H形鋼の断面二次モーメント（Y軸まわり）
+   * （根拠:建築構造ポケットブック第6版 p.34）
    * @param a 成 A
    * @param b フランジ幅 B
    * @param t1 ウェブ厚 t1
    * @param t2 フランジ厚 t2
-   * @returns 断面二次モーメント（強軸）Iy
+   * @returns 断面二次モーメント（Y軸まわり）IY
    */
   static secondMomentOfAreaY(
     a: number,
     b: number,
     t1: number,
     t2: number
   ): number {
-    return (b * a ** 3 - (b - t1) * (a - 2 * t2) ** 3) / 12.0;
+    return (1.0 / 12.0) * (b * a ** 3 - (b - t1) * (a - 2 * t2) ** 3);
   }
   /**
-   * 組立H形鋼の断面二次モーメント（弱軸）
+   * 組立H形鋼の断面二次モーメント（Z軸まわり）
+   * （根拠:建築構造ポケットブック第6版 p.34）
    * @param a 成 A
    * @param b フランジ幅 B
    * @param t1 ウェブ厚 t1
    * @param t2 フランジ厚 t2
-   * @returns 断面二次モーメント（弱軸） Iz
+   * @returns 断面二次モーメント（Z軸まわり） IZ
    */
   static secondMomentOfAreaZ(
     a: number,
     b: number,
     t1: number,
     t2: number
   ): number {
-    return (t2 * 2 * b ** 3 + (a - 2 * t2) * t1 ** 3) / 12.0;
+    return (1.0 / 12.0) * (2 * t2 * b ** 3 + (a - 2 * t2) * t1 ** 3);
   }
   /**
    * 組立H形鋼の断面性能
@@ -98,8 +128,22 @@ export class SecBuildH {
     switch (propertyType) {
       case SecPropertyType.Area:
         return SecBuildH.area(a, b, t1, t2);
+      case SecPropertyType.ElasticModulusY:
+        return SecBuildH.elasticModulusY(a, b, t1, t2);
+      case SecPropertyType.ElasticModulusZ:
+        return SecBuildH.elasticModulusZ(a, b, t1, t2);
       case SecPropertyType.MassPerMetre:
         return SecSteel.massPerMetre(SecBuildH.area(a, b, t1, t2));
+      case SecPropertyType.RadiusOfGyrationY:
+        return SecSteel.radiusOfGyration(
+          SecBuildH.area(a, b, t1, t2),
+          SecBuildH.secondMomentOfAreaY(a, b, t1, t2)
+        );
+      case SecPropertyType.RadiusOfGyrationZ:
+        return SecSteel.radiusOfGyration(
+          SecBuildH.area(a, b, t1, t2),
+          SecBuildH.secondMomentOfAreaZ(a, b, t1, t2)
+        );
       case SecPropertyType.SecondMomentOfAreaY:
         return SecBuildH.secondMomentOfAreaY(a, b, t1, t2);
       case SecPropertyType.SecondMomentOfAreaZ:

diff --git a/src/sec/steel.ts b/src/sec/steel.ts
@@ -11,4 +11,15 @@ export class SecSteel {
   static massPerMetre(area: number): number {
     return STEEL_DENSITY * area;
   }
+
+  /**
+   * 断面二次半径
+   * （根拠:建築構造ポケットブック第6版 p.33）
+   * @param area 断面積
+   * @param secondMomentOfArea 断面二次モーメント
+   * @returns 断面二次半径
+   */
+  static radiusOfGyration(area: number, secondMomentOfArea: number): number {
+    return Math.sqrt(secondMomentOfArea / area);
+  }
 }