防草シートの固定ピンの太さによる強度の違いを検証！

太さが違うだけでこんなに違う！防草シートの固定ピンの太さによる強度の違い

防草シートの固定ピンは太さがわずかに変わるだけで、強度が大きく異なります。このページでは、固定ピンの太さと強度の関係について詳しく解説しています。さらに実際に太さの異なる固定ピンを地面に打ちこんで違いを検証してみました！

防草シートの固定ピンは太さによって強度が異なります
- 防草シートの固定ピンの太さによる強度の違い
- 一般的な防草シートの固定ピンの強度・曲がりやすさを比較！
太さの異なる固定ピンを実際に地面に打ち込んで検証！
- 比較する固定ピンは太さ2.8mmと太さ3.5mm
- 防草シートを敷き、同じ場所に固定ピンを打ちこんだ結果
曲がりやすい固定ピンが適している場合もあります

防草シートの固定ピンは
太さによって
強度が大きく異なります

防草シートの固定ピンの
太さによる強度の違い

太さが2倍になると
強度が8倍、曲がりにくさが16倍になる

防草シートの固定ピンは様々な太さがありますが、その太さによって強度は大きく異なります。物体の応力とたわみ量をもとに計算すると、固定ピンの太さが2倍になると強度が8倍、曲がりにくさが16倍になります。この応力とたわみ量は物体の長さによっても異なり、長さが長くなるほど強度が小さくなり、曲がりやすくなります。

計算方法について

防草シートの固定ピンの強度・曲がりやすさを計算するにあたり、建築物の構造計算における、断面が円の片持ち梁の応力、たわみ量を計算する方法を用いました。
片持ち梁とは、1点を固定端、他端を自由端とした梁のことです。
今回の場合、固定ピンの端を固定し、もう一方の端に力を加えたときの強度と曲がりやすさを計算しています。

梁にかかる応力はσ＝F×L/Zで表されます。
F：荷重（外部から加わる力）
L：梁の長さ
Z：断面係数

この時のZの計算式は、Z＝π×d³/32で表されます。（d＝断面の直径）
つまり、太さが2倍になると、断面係数Zが8倍になります。
すなわち、応力σが1/8倍になります。
同じ力を加えたときに、内部に発生する力（応力）が小さくなることで、その分物体が壊れにくくなるということです。

また、外部から同じ力を加えたときの曲がりやすさを梁のたわみ量と同じ方法で計算しました。

梁のたわみ量はδ＝（F×L³）/（3×E×I）で表されます。
E：ヤング率（鉄の場合、E＝205000MPa）
I：断面二次モーメント

この時のIの計算式は、I＝π×d⁴/64で表されます。（d＝断面の直径）
つまり、太さが2倍になると、断面二次モーメントが16倍になります。
すなわち、たわみ量が1/16倍になり、より曲がりにくくなります。

一般的な防草シートの固定ピンの
強度・曲がりやすさを比較！

上記の計算方法を元に、10Nの力を加えた時防草シートの固定ピンの太さ・長さによって
どれだけの差が出るかを計算してみました。

長さ	太さ	応力	たわみ量
15cm	2.5mm	755MPa	33mm
	3mm	566MPa	14mm
	4mm	236MPa	4mm
20cm	2.5mm	1304MPa	68mm
	3mm	755MPa	33mm
	4mm	318MPa	10mm
30cm	2.5mm	1956MPa	230mm
	3mm	1132MPa	111mm
	4mm	477MPa	35mm

防草シートを施工する際、固定ピンを打ち込んだ時に曲がってしまうかどうかは地面の硬さや状態によりますが、固定ピンの長さや太さによって、強度や曲がりやすさに大きく違いが出るということがわかります。特に長さ30cmの場合、細い固定ピンの場合は打ち込むときに曲がってしまう可能性が高いため注意が必要です。

太さの異なる固定ピンを
実際に地面に打ち込んで検証！

比較する固定ピンは
太さ2.8mmと太さ3.5mm

防草シートの固定ピンの太さによる強度と曲がりやすさの違いを比較するため、同じ長さで太さが異なる固定ピンを実際に地面に打ち込んでみました。太さは2.8mmと3.5mmでわずか0.7mmの差ですが、この差がどの程度の影響を与えるのでしょうか。

使用した固定ピンの詳細

【固定ピン(1)】

素材：亜鉛メッキ鉄
長さ：20cm
太さ：2.8mm
応力：928.017MPa　たわみ量：43.267mm

【固定ピン(2)】

素材：亜鉛メッキ鉄
長さ：20cm
太さ：3.5mm
応力：475.145MPa　たわみ量：17.757mm
※応力・たわみ量は10Nの力を加えたときの数値です。

防草シートを敷き、同じ場所に
固定ピンを打ちこんだ結果

太さ2.8mmの固定ピン

最初に、太さ2.8mmの固定ピンを地面に打ち込んでみました。地中には硬い石のような障害物があり、途中でピンが進まなくなりました。そのまま強くたたくとピンがぐにゃっと根元から曲がってしまい、それ以上入らない状態になってしまいました。
太さ3.5mmの固定ピン

太さ2.8mmの固定ピンを打ち込んで刺さらなかった場所と全く同じ場所に太さ3.5mmの固定ピンを打ちこみました。途中、石のような硬い障害物に当たる感覚がありましたが、そのままたたくと石を避けながら入っていき、最後まで打ち込むことができました。

今回使用した
太さ3.5mmの固定ピンはこちら

曲がりやすい固定ピンが
適している場合もあります

地表の近くに配管が埋まっている場合は
プラスチックピンがおすすめ！

防草シートを施工する敷地の地表の近くにガス管や水道管などが埋まっている場合、先の尖った鉄製の固定ピンを打ちこむと、配管を破損させてしまう可能性があります。このような場合は、曲がりやすいプラスチックの固定ピンを使用すると、配管を傷つける可能性が低くなります。

防草シートの固定ピンによる
配管破損の危険性について