中空構造材(HSS )とは、断面が中空になっている金属形材の一種です。これらの形材は、円形、正方形、長方形の断面形状をとることができますが、楕円形などの他の形状も利用可能です。
ヨーロッパやEN 10210またはEN 10219規格に準拠するその他の国では、 HSSという用語は使用されません。代わりに、3つの基本的な形状はCHS、SHS、RHSと呼ばれ、それぞれ円形、正方形、長方形の中空断面を表します。例えば、CHS 200 x 10は、外径200mm、肉厚10mmの円形中空断面を意味します。
HSSは、中空構造用鋼と誤って呼ばれることがあります。長方形および正方形のHSSは、一般的にチューブ鋼またはボックスセクションとも呼ばれます。円形HSSは、鋼管と誤って呼ばれることがあります。ただし、実際の鋼管は、HSSとは寸法や分類が異なります。(HSSの寸法はプロファイルの外形寸法に基づいています。パイプも外形公差に基づいて製造されますが、規格が異なります。)HSSの角は大きく丸みを帯びており、半径は肉厚の約2倍です。肉厚は断面全体で均一です。
HSS、特に長方形断面のものは、部材が複数の方向から荷重を受ける溶接鋼構造フレームで一般的に使用されます。正方形および円形のHSSは、2つ以上の断面軸に沿って均一な形状を持ち、したがって均一な強度特性を持つため、このような多軸荷重に対して非常に効率的な形状です。そのため、柱材として最適です。また、ねじりに対する抵抗力も優れています。
HSSは梁としても使用できますが、多くの場合、この用途には広フランジ形鋼やI形鋼の方がより効率的な構造形状です。しかし、HSSは横方向のねじり座屈に対する耐性に優れています。
長方形HSSの平らな正方形の表面は施工を容易にし、露出構造物においては建築美観の観点から好まれることがあるが、楕円形HSSも同様の美観上の理由から露出構造物において人気が高まっている。
現在、HSSは一般的に軟鋼、A500グレードCで入手可能です。HSSに使用できるその他の鋼種としては、A847(耐候性鋼)、A1065(SAW加工で製造される最大50インチ角の大型断面)、そして最近承認されたA1085(A500よりも強度が高く、公差が厳しい)があります。ヨーロッパでは、一般的にS235鋼が使用されています。
角形HSSはパイプと同じ方法で製造されます。製造工程では、平鋼板が徐々に丸形に成形され、溶接準備が整った状態で端部が露出されます。その後、端部が溶接されて母管が形成されます。製造工程では、母管は一連の成形スタンドを通過し、丸形HSS(母管)が最終的な正方形または長方形の形状に成形されます。ほとんどのアメリカのメーカーはASTM A500または新たに採用されたASTM A1085規格に準拠していますが、カナダのメーカーはASTM A500とCSA G40.21の両方に準拠しています。ヨーロッパの角形鋼管は一般的にEN 10210規格に準拠しています。
HSSは耐火性と堅牢性を向上させるために、しばしばコンクリートで充填されます。このように充填された製品は、マサチューセッツ州ウォルサムの発明者ジョン・ラリーにちなんでラリー柱と呼ばれます(発音はしばしば「ロリー柱」と誤記されます)。例えば、HSS製の駐車場の周囲にあるバリケード(ボラード)は、バンパーの高さまでコンクリートで充填されることがよくあります。これは、ボラードの圧縮強度を高めるための安価な方法であり(交換費用を考慮すれば)、見苦しい局所的なへこみを防ぐのに役立ちますが、一般的には全体の構造特性を大幅に向上させるものではありません。