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H形鋼やI型鋼のウェッブ継ぎ板を固定するボルトの強度計算、締め付けトルク
- H型鋼やI型鋼のウェッブ継ぎ板を固定するボルトの強度計算や締め付けトルクについて教えてください。
- 20トンぐらいの機械装置に吊り具を取り付ける垂直板が横からボルトで固定されている場合、ボルトの強度計算は断面積や引張強度、せん断だけでは不十分だと考えています。ボルトの有効率についても教えていただけますか？また、ボルトの締め付けトルクの管理についても参考になるサイトがあれば教えてください。
- ボルトが十分なトルクで締めこまれている場合、吊り上げの荷重は垂直板がボルトで固定されている部分の垂直当たり面の摩擦力が釣り荷重を支えていると考えられますか？
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一般的には↓のような保有耐力継手の標準図に従って継手部を設計しておけば 母材であるH型鋼やI型鋼と同等以上の保有耐力が保証されるからこれを利用する 厳密に計算し、より少ないボルトや添え板にすることも計算上は可能であり そのような参考サイトもあったように思うが今回のように吊具で数量が少なく より安全性が要求される場合においては、先の保有耐力継手を私なら使います 更に、保有耐力継手に使用されるボルトはJISB1186「摩擦接合用高力六角ボル ト・六角ナット・平座金のセット」であり、当然ながら剪断力ではなくって、 締結力による摩擦で荷重を支えます。よって摩擦面もμ=0.4以上と規定されて いるからこそ保証できるのですね。機械設計でいうハイテンション・ボルトと 似ているようですが、混同される設計者も多いので気をつけたいものです 言葉足らずでしたか・・・先の「鉄骨構造梁継手接合部標準図集」サイトの 中にダウンロードページがありますが、内容データ一覧 （全20枚、dxf、jww、 jwc、mcd）なのでCADが無ければ実際にみることはできませんでしたね これは回答(2)さんのH型鋼梁継手接合部標準図集のCADdataとなっています 実際の荷重から計算すると結構大変なのは判ったと思いますが、このように 既に計算されたものを使用するほうが実務ではコストも考えるとてっとり早い 戻って、私も機械設計屋なので素人では無いが専門家でもないので参考までに Ｈ鋼のサイズによっては、フランジ部のスプライスプレートは必要がない場合 も実際には在りますので、すべて回答(2)さんのように上下フランジを接合とい うことにはならない場合も稀にありますから、先のdataに従うのが間違いない 回答(3)さんが話を広げてくれたので・・・ 先に紹介した「摩擦接合用高力六角ボルト・六角ナット・平座金のセット」に は俗に六角・ハイテンとトルシアボルトの２種類が存在します http://www.bolten.co.jp/catalog/mhex_tc.pdf 先のはナット回転法、トルシアボルトはピンテールを破断すると必要な軸力が 得られるように設計されています（専用工具が必要）このような事は知らない 機械設計者は多いと思う。だから摩擦力やトルクを異常に気にするのですねぇ また建築業界で、鉄骨などでは特に建築高力ボルト接合管理技術者などの資格 が必要になったりします。中途半端な知識で知らないのに設計や施工をする事 は、とても危険なことになる場合もあるので、経験者に確認して貰うことです （例えば、ユニクロメッキボルト強度区分4.8を使っていた実際の事故もある) 流石にスルーは出来ない 回答(3)後（ご）の先（せん）、アフターユー 氏の言うことは、今回もピントが外れている 初めは敢えて黙認したが、追記部分から益々エスカレートしそうなので「指摘」しておきます K1＞ボルトの軸力は、“釣り荷重を支えるのに寄与”するより、ボルトの緩み止め貢献が主で、 K2＞ボルトが緩んで抜けないように、緩み止め剤を塗布して施工すると考えてください。 「摩擦接合用高力六角ボルト」に於いては、ボルト軸力と添え板との合せ面の摩擦係数から 軸力やその他の荷重を支えることから、K1、K2ともに間違った回答に思えてなりません まして、緩み止め剤を塗布して施工？そんなことは摩擦接合に於いては無く軸力だけだ このように安直に回答することが多いからツッコマレるのではないかと思いますが？ もどって｢保有耐力接合｣とは・・・これも質問者さんは知っているだろうが、念の為に説明 ｢保有耐力接合｣：母材の耐力が十分に発揮されるように｢接合部の耐力>母材の耐力｣ となるように破断の検討を行うことです。↓引用URL 早い話が母材よりも丈夫な設計 http://kentiku-kouzou.jp/koukouzou-hoyuutairyokusetugou.html
- 参考URL：
- http://kozo-kogaku.co.jp/
その他の回答 (3)
1本のボルトに負荷が集中する - 設計知識データベース http://www.sydrose.com/creativedesignengine/HTML/aa3-00459/aa3-00459.html ＞板がボルトが数本で固定されていてもすべてのボルトに荷重が均等にかかるわけではない は、この意味でしょう。 ここに挙がる本「ねじ締結概論 」は新しくて新品中古とも有。所蔵図書館は３ヶ所。 ネットでは関連情報を探せません。言われてみればそう扱うべき筋。 長崎大学 第13章 高力ボルト継手 http://www.st.nagasaki-u.ac.jp/ken/matsuda/lecture/steel_st/ohp-13.pdf 回答（1）の意味での高力ボルト？
お礼
ありがとうございました。調べてみます。
通常の構造物での横梁形鋼の接続は、両持梁構造で縦柱に近い部分です。 それは、曲げモーメントは両持梁中央部分でMaxになるので、支点である縦柱に近い部分で 接続して、接続部の負荷低減を考慮したものになっています。 ││ ↓接続 ││ ││ ↓接続 ││ │├─ ──────── ─┤│ ││┌───────────┐││ │├─ ──────── ─┤│ │├┴─┬───────┬─┴┤│ ││ 接続↑ ││ ││ ／ ＼ ││ ││ ││ ││ ／ ＼ ││ の如く。 質問者さんが実際に検討しているものが、片持梁構造であれば、 ││ 接続↓ ││↓接続 │├──── ─┐ ││┌──────────┐ │├──── ─┘ ││├─────┬────┘ ││ ↓ │││ ／ ↓ ││ 20ton │││ ／ 20ton │││ ／ │││＿_／ 左図の如く荷重に近い部分で接続をし、接続部のモーメント負荷を低減する。 又は、右図の如くモーメントの応じて断面係数を増加させ、固定ボルトへ掛かるモーメント荷重 も低減できる取付方法にもなる。 のように、形鋼の強度 ＞ 接続部強度 でも問題ないパターンでの接続方法を取ることが、 先ず大切です。 さて、 > ボルトが十分なトルクで締めこまれている場合、吊り上げ荷重は垂直板がボルトで固定されている > 部分の垂直当たり面の摩擦は、釣り荷重を支えるのに寄与していると考えられるのでしょうか？ に関しては、寄与していると考えられます。 しかし、ボルト締付トルク ⇒ ボルト軸力 計算時にも、ねじ部の摩擦やねじ頭部又はナットの 座面摩擦を考慮する必要があり、軸力は不確かなものです。 その不確かな軸力×摩擦係数での“釣り荷重を支えるのに寄与”は、より不確かになります。 その上に、モーメント荷重をボルトのせん断断面積で受ける荷重より小さい場合は、無視して 考える方が合理的で、結論的には寄与していると考えられますが、計算時には無視して考えた 方が合理的です。 計算手法等は、他の回答者さんの記載と重複するので、割愛します。 ボルトの軸力は、“釣り荷重を支えるのに寄与”するより、ボルトの緩み止め貢献が主で、 ボルトが緩んで抜けないように、緩み止め剤を塗布して施工すると考えてください。 色々雑音を記載している方が居ますが、其方を主眼に考え“釣り荷重を支えるのに寄与”する 方向には考えないようにしてください。<!!要注意!!> ボルトへ掛かる荷重に関しては、過去ログの http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=281512&event=QE0004 のような、モーメントに対しての各ボルトへ掛かる荷重でしょうか？
お礼
ありがとうございました。
素人が失礼致します。 Ｈ形鋼の断面性能を100％利用したい場合は、ウェッブ（垂直部）だけで なく、上下のフランジ（水平部）もきちんと接合することが必要です。 次のＵＲＬの最上部、左から２番目の写真をご覧になれば、フランジの ボルトによる接合法ご理解頂けると思います。 http://gensun.org/wid/200936 宜しければ、文献例もご参照下さい。
お礼
ありがとうございました。
お礼
ありがとうございますいろいろと参考になりました。