構造用鋼部材は、アングルセクションである可能性のあるフィラー要素またはコネクタによって互いに接続されています, プレートまたは平行フランジ チャネルでも (PFC). これらは、現場で採用されている一般的な構成の一部です。, 特にボルトまたはボルト締結が主に使用される場合. 溶接接続用, メンバーは、フィラー要素や中間コネクタなしで互いに直接接続される場合があります. この記事ではボルトに焦点を当てます, 六角頭と皿穴, 使用される一般的なボルト接続の一部.
六角ボルトと皿ボルト
左側の六角ボルトは通常の構造ファスナーです。. 右側の皿ボルトには、プライの表面と面一になるテーパー頭が付いています。, 突出したヘッドが座面や可動部品を汚す可能性がある場所が重要です. そのテーパーは支持力を低下させる原因にもなります, 以下で説明するように.
American Institute of Steel Construction (AISC)
AISCは主に英国単位を使用します (インチ, ポンド) ただし、対応する SI もサポートされ、利用可能です。. 注意すべき点の 1 つは、英語システムの寸法は通常 8 分の 1 インチ単位であることです。 (⅛」), SIのものと正確に一致しない可能性があります.
ボルト径の比較
| ½” | – |
| ⅝」 | M16 |
| ¾」 | M20 |
| ⅞」 | M22 |
| 1」 | M24 |
| 1 ⅛」 | M27 |
| 1 ¼インチ | M30 |
| 1 ⅜」 | – |
| 1 ½” | M36 |
これらは実際に最も近いものです, サイズ交換不可. ¾インチボルトは 19.05 mmに対して 20 M20の場合はmm, そのため、穴のサイズとエッジの距離が異なり、図面上で 2 つを相互に置き換えることはできません。.
高強度ボルト
ボルト材料の仕様は米国試験材料協会によってカバーされています。 (ASTM), AISCは彼らを強さによって2つのグループに分類します:
グループA— ASTM F3125 グレード A325, A325MとF1852; ASTM A354 グレード BC; ASTM A449
グループB— ASTM F3125 グレード A490, A490M と F2280; ASTM A354 グレード BD
ASTM F3125 は、古いスタンドアロン A325 を吸収した統合仕様です。, A490, F1852 および F2280 ドキュメント, そのため、これらは現在、それ自体の仕様としてではなく、その中のグレードとして表示されています。. 古い図面や計算では、依然として古い方法で呼ばれています。.
強度やその他の特性の違い以外にも, これらのグループには、ボルトの直径に応じて最小予張力の異なる要件があります。.
ユーロコード 3 (英国国立別館)
ユーロコードは完全に SI 単位です, したがって、ボルトはミリメートル単位で指定され、サイズの前に「」が付きます。 “M”, たとえば、M16 は、 16 直径mmのボルト.
| M12 |
| M16 |
| M20 |
| M24 |
| M30 |
ボルトの種類と強度
ユーロコードのボルトは、両方の強度をコード化する 2 つの部分からなる指定によって分類されます。. 次のように書かれたクラスの場合 a.b, 極限引張強さは a × 100 MPa, そして降伏強さは b/10 その値の. ソークラス 4.6 極限引張強さは 400 MPaと収量 240 MPa, 授業中 8.8 もっている 800 MPa究極と 640 MPa 収率.
この 2 つを正しく理解することが重要です, ボルト抵抗の式は究極の値をとるため、. 実際のボルト抵抗を計算する場合, 容量はプリロードの影響も受けます, AISC用語で「ふり」と呼ばれる, 適切な量の張力が適用されると、場合によってはボルトの支持力が増加します。.
| クラス | 引張, ふざける (MPa) | 収率, fyb (MPa) | 直径範囲 |
| 4.6 | 400 | 240 | M5 – M36 |
| 4.8 | 400 | 320 | M1.6 – M16 |
| 5.8 | 500 | 400 | M5 – M24 |
| 8.8 | 800 | 640 | M1.6 – M36 |
| 9.8 | 900 | 720 | M1.6 – M16 |
| 10.9 | 1000 | 900 | M5 – M36 |
| 12.9 | 1200 | 1080 | M1.6 – M36 |
六角ボルトと皿ボルトに関する注記
六角ボルトと皿ボルトの形状の違いは支持力に影響します, テーパーヘッドは、そのヘッドが置かれている層から材料を除去するため、. ベアリングの有効厚さは、層の厚さから皿穴の深さを引いたものです。, それは下の図が示していることです. (AISCマニュアル第14版を参照, 図. 7-10.)
図 1. 皿ボルトの軸受の有効厚さ
接続仕様とボルト穴
ボルトで固定された接続は、ぴったりと締められたものとして指定できます, プリテンションまたはスリップクリティカル. これらの条件は、使用するボルト穴の選択に大きな影響を与えます。. 穴タイプは標準です (正常, 英語用語で言うと), 特大の, またはスロット付きの短いまたは長い, 接続仕様に応じて採用されます. RCSC 仕様は、ぴったりと密着した状態の要件を定めています。. 接続がぴったりと密着しないように設計されている場合, その状態を図面上で明確に特定する必要があります, AISC プリテンションか EN プリロード要件か.
区別は書類上のものではありません. ぴったりと締まったボルトは、接触するとベアリングによる負荷に耐えます。, 一方、スリップクリティカル接続は、クランプ力によってプライの動きをまったく停止するように設計されています。.
スリップを防止する必要がある場合は、スリップクリティカルな接続が重要です, 滑り抵抗の計算には穴の種類に応じて異なる係数が適用されます。, 特大の穴や長穴があると、プライが耐えられる前に動く余地が増えるためです。. ほとんどの場合, 標準または通常のボルト穴が、指定されたレベルの予張力または予圧とともに採用されています。. これらの変数は、次のようなツールを使用してモデル化および分析できます。 SkyCiv 鋼構造の解析と設計, これは、エンジニアがより広範な構造システムにおける接続動作を説明するのに役立ちます。.
図 2. ボルト締め角度, せん断接続の一種
ボルト締結
ボルト接続は、ウェブ プレートなどのシャー プレート コネクタの両方で使用できます。, ティー, ウェブとシートの角度, そして瞬時につながります (リジッド, 完全に拘束された) 一般的にフィラーを使用します, 連続性とスプライスプレート. ボルトを使用するということは、先ほど述べた種類の中間コネクタまたは接続要素を追加することを意味します.
図 3. ボルト締めフランジプレート接続
理論的には、接続構成を組み合わせる方法は数多くあります。. 実際には, 構築性と製造コストにより、特定の接続タイプが他の接続タイプよりも好まれ、そのためより広く採用されることになります。. ボルトを使用する一般的な接続タイプのいくつかを次に示します。, 簡単な説明付き.
剪断 (シンプルな) 接続
- シングル/ダブルプレート (タブまたはフィン) プレートまたは複数のプレートを使用してビームウェブを支持部材に接続します, 桁または柱. 通常、片面はプレートの端で溶接が必要です, ボルトでビームウェブに重ねて接続します.
- 独身/ダブルアングル 皿に似ています, ただし、アングルは接続の両側にボルトで固定できる点が異なります。.
- シート角度, 名前が示すように, サポートされる部材のフランジを支えるためにアングルセクションを使用します (または閉じたセクションの平らな壁) 梁がその上に座れるように. この接続タイプ全体でボルトを使用できます.
瞬間 (抑制) 接続
- フランジプレート, せん断接続と一緒に使用される, モーメント耐性フレームの柱にフレームを組むフランジに連続性を提供します。, またはより一般的には部材のスプライスで.
- カラーおよびスループレートはHSSカラムにあります (RHSまたはCHS) モーメントに耐えるフレームの一部を形成する. スループレートがカラムを貫通します, 周囲にカラープレートを取り付けた状態で, シャツの襟のように着用される. どちらも切断と取り付けが必要なため、製造コストが高くなります.
に関する記事をご覧ください 鋼接合の種類 詳しく知ることができ, ファスナーを比較する ボルト vs 溶接 vs リベット, または私たちの ボルトせん断強度計算機. の ボルトのドキュメント ボルトのグレードについて説明します, 穴のタイプと予張力は接続設計モジュールに入力されます.
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ボルト締結を選択してください, ボルトのグレードを設定します, 直径と穴の種類, すべてのボルトチェックは、その使用率とその背後にある条項とともに返されます。. ブラウザ上で動作します, インストールするものが何もない状態で.
参考文献
[1] American Institute of Steel Construction (AISC). (2016). 構造用鋼製建物の仕様. シカゴ, THE 60601-6204
[2] American Institute of Steel Construction (AISC). (2011). 鋼構造マニュアル. 14エド. シカゴ, THE 60601-6204
[3] 鉄鋼建設研究所と英国建設製鉄所協会. (2014). 鉄骨構造のジョイントユーロコードへの単純なジョイント 3. アスコットSL57QN; ロンドンSW1A2ES, 英国
[4] 鉄鋼建設研究所と英国建設製鉄所協会. (2014). 鉄骨構造モーメントの接合部-ユーロコードに抵抗する接合部 3. アスコットSL57QN; ロンドンSW1A2ES, 英国
