JPH09276970A - 添接板を用いない高力ボルト摩擦接合部 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 添接板を用いない高力ボルト摩擦接合におい
て、高いすべり係数を発現させ、高い接合耐力が得られ
る接合部を提供する。 【解決手段】 添接板を用いない高力ボルト摩擦接合部
の相対する摩擦接合面のいずれか一方のボルト孔の周り
に、先端が鋭利な角錐または円錐状の転造模様を有する
ことで高いすべり係数を発現させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高力ボルト摩擦接
合用鋼材に関するもので、建築、橋梁などにおける鋼構
造物の摩擦接合部に利用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】高力ボルトの摩擦接合において、日本建
築学会の設計施工指針では、接合耐力上重要となる摩擦
面は、黒皮除去された良好な赤錆面で、すべり係数が
０．４５を上回る処理を施し、また、すべり係数はすべ
り耐力試験により確認する必要があるとされる。通常、
良好な赤錆状態であればすべり係数は０．４５を上回る
ことが知られており、すべり耐力試験は省略される場合
が多い。

【０００３】赤錆状態のすべり係数は０．６程度の値が
得られることもあるが、環境因子や鋼材組成などにより
錆生成状態が異なるためバラツキが大きく、すべり係数
は０．４５として設計されているようである。

【０００４】摩擦接合面のすべり係数は接合耐力上高い
ほど好ましいことは明らかであり、特開昭５１−５２６
２８号公報では接合面に施工前に凹凸をつけたり、特開
平１−２０６１０４号公報では接合面に耐食性金属を溶
射して高い摩擦抵抗を発生させているが、これらは加工
効率やコストの点で問題があった。また、これらの高摩
擦化処理は通常添接板に対して行われ、鋼構造物を構成
する部材であるガセットプレートと小梁、ブレース間な
どの添接板を用いない接合部に対しては行われていない
という問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、安定して高
いすべり係数を発現する高力ボルト摩擦接合部を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、添接板
を用いない高力ボルト摩擦接合において、相対する鋼材
の摩擦接合面のいずれか一方のボルト孔の周りに、先端
が鋭利な角錐または円錐状の転造模様を有することを特
徴とする、添接板を用いない高力ボルト摩擦接合部であ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】鋼材のすべり係数を高めるために
は、ショットあるいはグリッドブラストなどにより摩擦
接合面の表面粗さを増す方法がとられる。しかし、ブラ
スト処理などでは表面粗さ、すなわち表面凹凸の高低差
は、鋼種やショット粒などにもよるが高々１５０μｍ程
度であり、これによるすべり係数の増加には自ずと限界
がある。

【０００８】摩擦接合面表面への１５０μｍを超えるよ
うな比較的大きな粗度付与方法としては、機械切削法、
レーザーやプラズマ加工など種々の方法が考えられる
が、発明者らは、鋼構造物を構成する部材であるガセッ
トプレートと小梁、ブレース間などの添接板を用いない
接合部に容易に付与し得る方法を鋭意検討した結果、転
造が最も好ましいことを見出した。

【０００９】転造による凸部は加工硬化により硬さも上
昇し、同一の凹凸形状（凹凸高さ、先端の鋭利さなど）
であれば、機械切削法よりすべり係数が高くなる。これ
は、凸部が硬いほど相対する鋼材面へより食い込みが大
きくなるためと推定される。

【００１０】転造の際には、市販のローレット駒による
方法が最も簡便である。通常ローレット駒は、旋盤に取
付けて転造するものであるが、本発明が対象とする鋼構
造物を構成する部材であるガセットプレートと小梁、ブ
レース間などの添接板を用いない接合部に適用するため
には、可搬式あるいはＮＣ装置付を問わずボール盤に取
付け、平板状の上記接合部のボルト孔の周りに転造する
方法が本発明を実施する上で最も好ましい。また、図２
に示すような角錐状の転造模様を得るためには、ローレ
ット駒の刻み模様にある角度をもったものを組み合わせ
て使用することで容易に得られる。

【００１１】このようなボール盤とローレット駒による
転造模様は、必然的にボルト孔周りに同心円状に付与さ
れ、ボルト締結時の軸力分布がボルト孔から離れるほど
単調に減少することを考慮すれば、実効上きわめて効率
的である。発明者らの実験によれば、凹凸転造模様の付
与面積は、凹凸形状にもよるが、ボルト孔を中心にボル
ト孔半径の１．５〜４倍程度を半径とする円の領域が最
も好ましいが、必ずしもその領域内全面である必要はな
い。

【００１２】凹凸の高さについては特に規定しないが、
ショットブラストなどで容易に付与し得る粗度以上、す
なわち１５０μｍ以上が好ましく、上限についてはロー
レット駒の制約などもあるが、２mmを超えてもすべり係
数は顕著に増加せず、実効上は２mm以下である。

【００１３】なお、凹凸の先端は鋭いほど相対する鋼材
に食い込み易くなるため、鋭いほど好ましいことはいう
までもない。また、形状を角錐または円錐状に限定した
理由は、例えばブレースの接合においては、接合部に作
用する力は単純な引張成分のみならず、剪断成分なども
あるため、全方位に有効な錘状とした。角錐状の凹凸模
様の例を図２に示す。

【００１４】転造模様付与にボール盤を使用すること
で、ボルト孔加工と同時に転造を行うことも可能であ
り、作業効率は飛躍的に向上できる。また、可搬式ボー
ル盤も利用可能であることから、現地での加工も可能と
なる。

【００１５】さらに、一般には接合部に赤錆を発生させ
る必要性から、塗装の際のマスキングあるいは塗装の除
去などが必要となるが、本発明では十分に大きな粗度を
付与できるため、塗装上からの転造や、逆に相対する鋼
材側の塗装を除去することなく接合が可能である。これ
らの転造模様は相対する摩擦接合面の両者である必要は
なく、いずれか一方のみ行えば良い。

【００１６】

【実施例】表１は、本発明の有用性を例示するために用
いた摩擦接合面の転造模様（形状）と、図１のような試
験体を用いて測定したすべり係数を示したものである。
比較材はいずれも機械切削法によって摩擦接合面に凹凸
模様を付与した。

【００１７】凹凸模様付与面積は、本発明によるボール
盤とローレット駒を用いた方法では、ボルト孔の周りに
ボルト孔半径（１２mm）の３倍（３６mm）を半径とする
円内全面を、また比較例中の機械切削による方法では、
ボルト孔を中心に７２mm×７２mmの領域（本発明での加
工面積に相当する半径３６mmの円が外接する正方形領
域）とした。ボルト接合される鋼材１，２は、両者とも
板厚１２mmのＳＭ４９０で、接合鋼材２にのみボルト孔
周りに凹凸加工を施した。また、ボルト３はＦ１０Ｔ−
Ｍ２２を用いた。

【００１８】

【表１】

【００１９】本発明による方法（符号Ａ，Ｂ）は、凹凸
形状が同等であれば比較例中の機械切削法と同等あるい
はそれ以上のすべり係数を有し、模様付与の容易さ、加
工能率を勘案すればきわめて優れた方法といえる。ま
た、赤錆状態およびショットブラスト処理に比較して
も、きわめて安定して高いすべり係数を有することは明
らかである。

【００２０】

【発明の効果】本発明により、添接板を用いない高力ボ
ルト摩擦接合部のすべり係数が安定して高いものとな
り、ボルト一本当たりの接合耐力を高めることが可能に
なった。その結果、建築、橋梁分野において、ボルト締
結本数低減が可能となり工期短縮などが図れるほか、ボ
ルト締結本数が同等であれば摩擦接合部の信頼性、安全
性が一段と高まり、その工業的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】すべり係数測定のための試験体を示す平面図と
側面図である。

【図２】本発明の摩擦接合面における角錐状転造模様を
示す模式図である。

【符号の説明】

１ 接合鋼材 ２ 転造模様を付与した接合鋼材 ３ 高力ボルト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 添接板を用いない高力ボルト摩擦接合に
   おいて、相対する鋼材の摩擦接合面のいずれか一方のボ
   ルト孔の周りに、先端が鋭利な角錐または円錐状の転造
   模様を有することを特徴とする、添接板を用いない高力
   ボルト摩擦接合部。