電卓のチュートリアルについては、以下のビデオをご覧ください。, さらにエンジニアリング理論の説明とEN向けのボルト設計のデモについては、YouTubeのプレイリストにアクセスしてください。 1993-1-8, なので 4100, およびAISC 360-16.

ボルトのせん断強度は、ボルトをその軸に垂直な平面に沿って滑らせようとする力に抵抗するボルトの能力です。. ほとんどのボルト締結は、接続の安定性を確保するためにボルトのせん断能力に依存しています。. 例えば, ボルトで固定されたスプライス接続は、ほぼ専らせん断力の影響を受けます。. SkyCiv ボルトせん断強度計算ツールは、個々のボルトの力とせん断荷重と引張荷重を組み合わせた耐力の計算を支援するように設計されています。.

ボルトは個別に引張力とせん断力に耐えることができます. 理論的にはボルトにもモーメントと圧縮力がかかる可能性がありますが、, ボルトの断面係数が小さいため、モーメント抵抗が比較的小さく、接続の詳細では、プレート間の接触によって圧縮力が解決されることがよくあります。.

世界のほとんどの設計基準では、ボルトは引張力とせん断力に耐えられることのみを想定しているため、ボルトの引張力とせん断力のみを記述しています。.

面内力はせん断によってボルト グループ内で解決されます。. ボルト グループは、直接面内力を均等に分散し、ボルトの瞬間回転点からの距離に比例したねじり力を受けるようにモデル化されています。 (ICR) 一般に重心として取ることができます. したがって, 最も高いせん断力を持つボルトは、常に ICR から最も遠いボルトです。.

設計ボルトせん断力は、面内の各方向のボルトせん断力を求め、それらを組み合わせて合成せん断力を計算することで計算できます。. 単一のボルトのボルトせん断能力を、グループ内の単一のボルトに発生する臨界ボルトせん断と比較できます。.

ボルトのせん断強度は、一般に次の一般式で計算できます。:

V _f = 0.6 * f_uf * あ

どこ:

• f_uf ボルトの最小引張強さです
• A はボルトの交差する断面積です。

AS 4100 より具体的には、次の式でボルトのせん断強度を計算します。:

ϕV_f = ϕ * 0.62 * f_uf * k_r * k_rd * (ん_ん * あ_c + ん_バツ * あ_の)

どこ:

• ϕ = 0.8
• f_uf ボルトの最小引張強さです
• k_r ボルト締め重ね接続の低減係数です
• k_rd 勾配の延性の低下を考慮した低減係数です。 10.9 ボルト
• ん_ん ねじ山がせん断面を横切るせん断面の数です。
• あ_c ボルトのねじ山を通る断面積です (コアとして知られる, ボルトの小さな部分または根元部分)
• ん_バツ せん断計画を遮るねじ山のないせん断面の数です。
• あ_の ボルトの公称プレーンシャンク領域です。

Fまたはグレード 4.6 最小引張強度の M12 ボルト 400 MPaあり 1 ボルトのシャンクと交差するせん断面から、せん断耐力を次のように計算できます。:

ϕVf = 0.8 * 0.62 * 400 MPa * 1 * 1* ( 0 * 交流 + 1 * 113 んん²) = 22.4 kN

EN 1993-1-8:2005 (EC3) ボルトのせん断耐力は次のように計算されます。:

F_v,Rd =a_v * f_ウブ * あ * b_もし / c_M2

どこ:

• a_v = 0.6 グレード用 4.6, 5.6 そして 8.8 ボルトと 0.5 さもないと
• f_ウブ ボルトの極限引張強さです
• Aはボルトの断面積です
  • A = A_s (ボルトの引張面積) せん断面がボルトのねじ山を通過する場合
  • A = 銀 (ボルトの総断面積) せん断面がボルトのねじ山を通過しない場合
• b_もし ボルト重ね接続の低減係数
• c_M2 = 1.25

グレードについて 4.6 最小引張強度の M12 ボルト 400 MPaあり 1 ボルトのシャンクと交差するせん断面から、せん断耐力を次のように計算できます。:

ϕVf = 0.6 * 400 MPa * 113 mm2 * 1 / 1.25 = 21.7 kN

AISC 360-16 許容強度設計のために利用可能なボルトせん断耐力を計算します。 (ASD) なので:

_{Rん / モーメント接続と同じ設計上の課題はありませんNV * あb / Ω}

_{荷重と抵抗係数の設計に利用可能なボルトせん断耐力を計算します。 (LRFD) なので:}

ϕ * R_ん = ϕ * F_NV * あ_b

どこ:

• ϕ = 0.75 LRFD設計用
• Ω= 2 ASD設計法用
• F_NV は表 J3.2 の公称せん断強度です。, 通常:
  • せん断面にねじ山が含まれる場合 (N) それからF_NV= 0.450 * F_あなた
  • せん断面にねじ山が含まれていない場合 (バツ) それからF_NV= 0.563 * F_あなた
  • _{ここでFあなた} ボルトの極限引張強さです
• あ_b ボルトの総断面積です

グループAの場合 (フー= 120 KSI) 1" 直径ボルト付き 1 ボルトのシャンクと交差するせん断面 (バツ) せん断耐力は次のように計算できます。:

ϕ * Rn = 0.75 * 0.563 * 120 * 1^ 2 * 円周率 / 4 = 39.8 キップ

= 50.0 kips / Ω= 0.563 * 120 * 1^ 2 * 円周率 / 4 / 2 = 26.5 キップ

ユーザーは、SkyCiv QD ボルト グループ容量計算ツールを使用して、世界中のさまざまな規格に対応する独自のボルトせん断強度チャートを作成できます。.

ユーザーはプロジェクト要件に一致するように QD で入力を指定し、プロジェクトの参照として使用できる共通容量のセットを生成できます。. たとえば、AS を 3 回実行することによって、 4100:2020 単純なテーブルの構築を開始できるボルト グループの容量.

ボルトの降伏強さは一般に次の式で計算できます。:

NTF = として * 面白い

どこ:

• A はボルトの引張応力領域です
• fy はボルトの最小降伏強さです

ボルト引張強度とは、ボルトが引っ張りや引っ張りに耐える能力を指します。 引っ張り 軸に沿った力. この強度は、ボルトグループがモーメントに耐える必要がある場合に特に重要です。モーメントは通常、回転点からレバーアームの距離だけ離れたところでボルトが引張力を受けることによって解決されるからです。. 引張強度設計ではボルトの降伏強度を控えめに使用することもできますが、世界中のほとんどの規格では、ボルトの引張強度を考慮する際にボルトの極限強度を使用しています。.

ボルトのせん断強度は、一般に次の一般式で計算できます。:

N_tf = A_s * f_uf

どこ:

• A はボルトの引張応力領域です
• f_uf ボルトの最小引張強さです

アキシアル荷重による力はすべてのボルトに均一に分布すると考えられます。.

加えられたモーメントによる力は、塑性解析または弾性解析に基づいて分散されます。.

ボルトに引張力または圧縮力が発生する可能性があります, ただし、実際の圧縮力はプレート間の接触によって解決されると予想されるため、臨界引張力のみが設計チェックに採用されます。.

最大ボルト張力は、軸方向の荷重とモーメントによって発生するボルト張力を組み合わせて求められます。. 単一ボルトのボルト張力容量を、グループ内の単一ボルトに発生する臨界ボルト張力と比較できます。.

ボルトに張力をかけることでモーメントを解決できるため、ボルト グループは個々のボルトよりも力に強く抵抗できます。 (または圧縮) レバーアームのある距離での力. これは、ボルトの引張強度を利用してモーメントを解決し、その小さな断面係数を補償します。.

たとえば、降伏強度が 1 つの M12 ボルトの場合、 240 MPa、引張強さ 400 MPa には 0.04 モーメント容量 kN.m. しかしながら, ボルトの引張能力は次のとおりです。 27 kN (AS用 4100:2020) 2 本の M12 ボルトを間隔を開けて結合すると、 100 mm 解決できます 2.7 kN.mモーメント. これにより、個々のセクションのモーメント容量を使用した場合よりも 30 倍大きなモーメント容量が得られます。.

AS 4100 ボルトの引張強さを次のように計算します。:

ϕN_tf = ϕ * あ_s * f_uf

どこ:

• ϕ = 0.8
• あ_s ボルトの引張応力領域です (ASから 1275)
• f_uf ボルトの最小引張強さです

グレードについて 4.6 最小引張強度の M12 ボルト 400 MPa で引張耐力を計算できます。:

ϕN_tf = 0.8 * 84.3 んん² * 400 MPa = 27 kN

ユーロコード 3 ボルトの引張強度は次のように計算されます。:

F_t,Rd = k₂ * f_ウブ * あ_s * / c_M2

どこ:

• k2は 0.63 皿ボルト用と 0.9 さもないと
• あ_s ボルトの引張応力領域です (ASから 1275)
• f_ウブ ボルトの最小引張強さです
• c_M2 = 1.25

グレードについて 4.6 最小引張強度の M12 ボルト 400 MPa で引張耐力を計算できます。:

F_t,Rd = 0.9 * 84.3 んん² * 400 MPa / 1.25 = 24.3 kN

AISC 360-16 許容強度設計のために利用可能なボルト張力容量を計算します。 (ASD) なので:

_{Rん / モーメント接続と同じ設計上の課題はありませんnt * あb / Ω}

_{荷重と抵抗係数の設計に使用できるボルトの張力容量を計算します。 (LRFD) なので:}

ϕ * R_ん = ϕ * F_nt * あ_b

どこ:

• ϕ = 0.75 LRFD設計用
• Ω= 2 ASD設計法用
• F_nt は表 J3.2 の公称引張強さです。, 通常:
  • F_nt= 0.75 * F_あなた
  • _{ここでFあなた} ボルトの極限引張強さです
• あ_b ボルトの総断面積です

グループAの場合 (フー= 120 KSI) 1" 直径ボルト付き 1 ボルトのシャンクと交差するせん断面 (バツ) 張力容量は次のように計算できます。:

ϕ * Rn = 0.75 * 0.75* 120 * 1^ 2 * 円周率 / 4 = 53 キップ

= 50.0 kips / Ω= 0.75* 120 * 1^ 2 * 円周率 / 4 / 2 = 35.3 キップ

ボルトせん断強度表と同様, ユーザーは、SkyCiv QD ボルト グループ容量計算ツールを使用して、プロジェクトの張力強度チャートを生成することもできます。. たとえば、次のグラフは AS4100 を 3 回実行して作成されています。:2020 ボルトグループの容量計算ツール

ボルト グループのモデルでは、多くの場合、接続の圧縮側のボルトに圧縮力が割り当てられます。.

ただし、圧縮力, 一般に、プレート間の接触によって解決されることが期待されており、接続の詳細は、多くの場合、ボルトが張力でのみ係合することを意味します。.

したがって、モデル化におけるボルトの圧縮力は i計算を簡素化するための理想化, しかし、ボルトが実際に圧縮力を受ける必要がある場合、これはエンジニアが考慮すべき事項です。.

ボルトの圧縮力は、SkyCiv ボルト グループ容量計算ツールを使用して、荷重の方向を反転し、反転したモデルで引張力を取得することで求めることができます。. 圧縮能力の上限は、引張能力を使用して見つけることができます。, ただし、圧縮能力は座屈の可能性を考慮する必要があります。.

プレートの断面容量が減少するボルト穴により、プレート上でブロックせん断破壊メカニズムが発生する可能性があります。.

一般に、プレートにボルト穴が開けられているため、プレート上の引張力とせん断力に対応する有効面積が減少します。.

通常、規格では、プレートの総面積に鋼の降伏強さを乗じてプレートの降伏強さを計算することによって、プレートの引張耐力を評価することが要求されています。. ボルト穴がある場合、プレートの引張破断強度は、プレートの正味面積に鋼板の極限引張強さを乗算することによっても評価する必要があります。. あれは:

• 引張降伏能力 = F_そして * あ_g
• 引張破断容量 = F_あなた * あ_ん

同様に、プレートせん断耐力は、鋼板の総面積の最小値に次の値を乗じることによって計算されます。 60% 降伏強さと鋼板の正味面積の積に 60% 鋼板の極限引張強さの. あれは:

• せん断耐力 = 0.6 * F_そして * あ_g
• せん断破壊容量 = 0.6 * F_あなた * あ_ん

また、ブロックせん断と呼ばれる、プレート上の張力とせん断の複合破壊が発生する可能性もあります。. すべてのボルト穴が集合的にプレートの一部を引き剥がします. 考えられるブロックせん断破壊メカニズムを以下の図に示します。.

世界中の標準における耐力の計算方法には若干の違いがありますが、それらはすべて、せん断破壊領域の耐力と引張破壊領域の耐力を組み合わせるという同じ一般的なアプローチを通じて計算されます。.

断面の引張応力が不均一な場合、ブロックせん断の引張耐力成分は通常、 50%.

ユーロコードはブロック ティアリングを次のように計算します。:

• V _eff,Rd = 0.577 * F_そして * あ_NV / c_M2 + U_BS * F_あなた * あ_nt / c_M2

AISC 360-16 ブロックせん断を次のように計算します:

• LRFD: φR_ん = ϕ (0.6 * F_あなた * あ_NV + U_BS * F_あなた * あ_nt) ≤ ϕ (0.6 F_そして * あ_gv + U_BS * F_あなた * あ_nt)
• ASD: = 50.0 kips / Ω= (0.6 * 公称せん断強度 * アンヴ + lt * 公称せん断強度 * 蟻) / ああ ≤ (0.6 年度 * AGV + lt * 公称せん断強度 * 蟻) / Ω

オーストラリア規格では、ブロックせん断は次のように計算されます。:

• φR_BS = ϕ (0.6 * F_{SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹} * あ_NV + k_BS * F_{SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹} * あ_nt) ≤ ϕ (0.6 F_yc * あ_gv + U_BS * F_あなた * あ_nt)

どこ:

• あ_gv = 破断時にせん断を受ける総面積
• あ_NV = 破断時にせん断を受ける正味面積
• あ_nt = 破断時に張力を受けるネット面積
• F_あなた & F_{SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹} = 鋼板の最小引張強さ
• F_そして & F_yc = 鋼板の降伏強さ
• k_BS & U_BS = 不均一な張力の低減係数
  • 0.5 引張応力が不均一な場合
  • 1.0 引張応力が均一な場合
• c_M0 = 1.0
• c_M2 = 1.25
• ϕ = 0.75 AISC と AS の両方用
• Ω= 2.00

ユーロコードは、ネットせん断と降伏応力を組み合わせて使用​​する、より単純で保守的な計算方法を提示しています。.

ボルト締結の設計時に使用する領域は、考慮している力の種類によって異なります。.

ボルトに張力がかかると、ボルト全体に応力がかかり、ボルトに沿った任意の点で破壊面が発生する可能性があります。. 結果として、重大な破壊面は、ボルトの軸に垂直な方向の最小面積を持つ断面になります。. 標準ボルトの場合、この領域はボルトのねじ部を通過するため、ボルトの総断面積よりも小さな領域になります。.

この領域は「引張応力領域」と呼ばれ、ボルトのサイズとピッチに依存します。. 一般に、この値は表で確認するか、ボルトの引張直径を使用して計算できます。.

ボルトにかかるせん断力を考慮する場合、使用する面積は、せん断面がボルトのシャンクと交差しているか、ボルトのねじ部分と交差しているかによって異なります。. せん断面がボルトのシャンクと交差する場合、その面積は単純にボルト サイズの総断面積と見なされます。.

AISCへの計算用 360-16 表 J3.2 に示すように、ボルトの公称強度値によって面積の減少が考慮されるため、常に総断面積が使用されます。.

引張強度を計算するためにボルトの断面積を計算するには、まずボルトの引張直径 D を計算します。_t なので:

D_t =D₀ - 0.938194 * p

たとえば、M24 ボルトの場合、 3 ミリメートルピッチ

D_t = 24 - 0.938194 * 3 = 21.19 んん

次に、次のような円の面積の公式を使用してボルトの面積を計算できます。:

3.14 * 21.19² / 4 = 352.5 mm2

ボルトのシャンクに沿ったせん断破壊のボルト断面積を計算するには、ボルトの呼び径を使用するだけです。. たとえば、 24 mmボルトの面積を次のようにみなします

3.14 * 24² / 4 = 452.1

ボルトのねじ部によるせん断破壊のボルト断面積を計算するには、ユーロコード 3 ボルトの引張応力領域を単純に使用します. ただし、オーストラリアの規格には、コアの直径を計算するための別の計算があります。 (内径または谷底径とも呼ばれます) ボルトの. これは次の式で計算できます。:

DC = D0 - 1.226869 * p

例：M24ボルトの場合

DC = 24 - 1.226869 * 3 = 20.319 んん

Ac = 3.14 * 20.319² / 4 = 324 んん²

ユーロコードにおけるメートルボルトの強度計算に使用される断面積の概要 3 オーストラリアの基準は以下の表に示されています

ボルトにどの領域を使用するかの背後にある概念はメートル法と同じですが、AISC の方法は異なります。 360-16 この面積の減少は、代わりにボルトが抵抗できる公称応力を減らすことによって処理されます。.

AISCへの計算用 360-16 常にボルトの総断面積を使用しますが、ボルトの公称張力とせん断強度には次のような減少があります。. これらの値は表 J3.2 で計算されます。これらの値の計算方法は次のとおりです。:

緊張のために

Fnt = 0.75 * 公称せん断強度

ねじ山がせん断面から除外される場合のせん断用

Fnt = 0.563 * 公称せん断強度

ねじ山がせん断面から除外されていない場合のせん断用:

Fnt = 0.45 * 公称せん断強度

の 0.75 総断面積と比較してボルトのねじ部分の面積が減少することを考慮した係数.

の 0.563 数値は、せん断強度と引張強度の比を組み合わせて得られます。 0.625 と組み合わせた 0.9 長さ短縮係数. の要因 0.45 は次のように計算されます 80% の 0.563 したがって、これは、ねじ山と交差するときのせん断領域が次のように単純化されることを示唆していると考えることもできます。 80% 総断面積の.

AISC の上記の解釈に基づく 360-16 1 インチのボルトの総断面積は Ab = pi であると計算できます。 * 1^ 2 / 4 = 0.7854 に².

引張応力領域は次のように計算されます。:

A = 0.75 * アブ = 0.5890 に²

ねじ山がせん断面から除外されたときのせん断応力領域は、次のように計算できます。:

A = アブ

ねじ山がせん断面から除外されていない場合のせん断応力領域は、次のように計算できます。:

A = 0.8 * アブ = 0.6283 に²

実際には、これらの面積は使用されず、AISC の表 J3.2 から取得したボルトの総断面積のみを使用します。 360-16

SkyCiv は、幅広いクラウド構造解析およびエンジニアリング設計ソフトウェアを提供します, 含む:

• 母屋スパン計算機
• 鉄筋展開長さ計算機
• AS / NZS 1664 アルミデザイン
• なので 3600 コンクリートせん断壁の設計
• なので 2870 勾配設計上の住宅スラブ
• AS / NZS 1576 足場の設計
• なので 4055 風荷重計算機

常に進化するテクノロジー企業として, 私たちは、既存のワークフローの革新と挑戦に取り組み、エンジニアの作業プロセスと設計の時間を節約します.