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建築士の必要知識 技術的知識 構造材料の特性と品質「高力ボルト」 <トップページ>へ |
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＜技術的知識＞＜構造材料の特性と品質＞＜ボルト・高力ボルト・アンカーボルト＞＜高力ボルト＞ 高力ボルトの品質について解説します。 高力ボルトは，ＪＩＳＧＢ１１８６で規定されています。一般的な名称であり，建築基準法でも使われている「高力ボルト」のＪＩＳ上での正式名称は，「摩擦接合用高力六角ボルト・六角ナット・平座金のセット」です。セットの種類及び構成部品の機械的性質による等級の組み合わせは次の通りです。
※ 高力ボルトと言えば「Ｆ１０Ｔ」ですが，「Ｆ１０Ｔ」のＪＩＳ上の呼び方は「２種」です。 ※ Ｆ８Ｔの高力ボルトは製造されていないと思います。亜鉛メッキ高力ボルトでＦ８ＴがありますがＪＩＳＢ１１８６の規格からは外れます。 |
<関連情報> <旧規格Ｆ１１Ｔと遅れ破壊>←Ｆ１１Ｔは２０１３年のＪＩＳ改定で削除されました。 <ボルト> <アンカーボルト> |
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＜技術的知識＞＜構造材料の特性と品質＞＜ボルト・高力ボルト・アンカーボルト＞＜高力ボルト＞ ここからは，Ｆ１０Ｔについて解説します。高力ボルトＦ１０Ｔの素材としての機械的性質は，次のとおりです。 耐力：900N/mm2以上 引張強さ：1000N/mm2以上 伸び：１４％以上 絞り：４０％以上 Ｆ１０Ｔの「１０」は，引張強さの1000から来ています。一般構造用鋼材ＳＳ４００の引張強さが400ですから，高力ボルトは相当強靭な鋼材です。 |
<こぼれ話> 高力ボルトのことなら「高力ボルト協会」のＱ＆Ａがわかりやすいです。 |
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＜技術的知識＞＜構造材料の特性と品質＞＜ボルト・高力ボルト・アンカーボルト＞＜高力ボルト＞ 軸部の径の太さのことをＪＩＳ上では「ねじの呼び名」である「Ｍ○○」で表現します。Ｍ１２からＭ３０まで７種類あります。また，軸部の長さの種類が限定されています。「ねじの呼び名」と軸部の長さの関係は，こちらです。→<ねじの呼び名と軸部の長さの関係> 軸部の長さには，ねじ山が切られたところと，ねじを切っていない部分とがあります。高力ボルトの場合，軸部の全体にねじ山が切られているわけではありません。ねじ山を切る部分の長さは次のように規定されています。 Ｍ１２：25mm Ｍ１６：30mm Ｍ２０：35mm Ｍ２２：40mm Ｍ２４：45mm Ｍ２７：50mm Ｍ３０：55mm ※ 「Ｍ１６」の「１６」はどこの寸法でしょうか？ 「Ｍ１６」は「メートルネジの１６㎜」という意味ですから，ネジの山から山までの寸法です。高力ボルトの場合，ねじを切っていない軸部も残されていますから，ねじ山の部分でも軸部でもノギスを当てて１６㎜であることを確かめることができます。 ※ Ｍ１２の高力ボルトは製造していないメーカーもあります。製造しているのは「日本ファスナ－工業（株）」「日亜鋼業（株）」「ユニタイト（株）」です。 |
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＜技術的知識＞＜構造材料の特性と品質＞＜ボルト・高力ボルト・アンカーボルト＞＜高力ボルト＞ 高力ボルトの断面積はいくらでしょうか。ＪＩＳＢ１１８６には有効断面積は示されていません。高力ボルトの場合，強度の確認をするにあたってボルトの外周を削り取って円柱状にしたものを使いますからＪＩＳ上で有効断面積を規定する必要がないのです。 例えばＭ１６の場合，ねじの切っていない軸部の直径が１６φでその断面積は，πｒ^2で201mm2で，ねじを切っている部分の有効断面積は，157mm2です。１本の高力ボルトの許容応力は基準張力から算出するようになっていて(令第９２条の２)，これは１mm2あたりを基準にするようになっていますから，この基準張力を軸部の断面積に対して適用するのか，ねじ部の有効断面積に対して適用するのかによって，許容応力が変わってきます。 答えは， 軸部の断面積に対して基準張力を作用させる。 です。 令第９２条の２に「高力ボルトの軸断面に対する」と書いてあります。 高力ボルトの断面積は，次のとおりです。 Ｍ１２：113mm2，Ｍ１６：201mm2，Ｍ２０：314mm2，Ｍ２２：380mm2，Ｍ２４：452mm2 |
<こぼれ話>
高力ボルトに引張力を作用させる場合の基準張力や，その結果生じる許容せん断力は，ネジ部の有効断面積，軸部の断面積のどちらで適用するのか。
基準張力，許容せん断力，引張許容応力については軸部断面積（根拠：令第９２条の２）です。 参考までに，高力ボルト１本の引張荷重(その荷重を作用させても破断はしない)は，M16:157kN,M20:245kNであり，ネジ部の有効断面積×1000Ｎとなっています。 |
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＜技術的知識＞＜構造材料の特性と品質＞＜ボルト・高力ボルト・アンカーボルト＞＜高力ボルト＞＜トルシア型高力ボルト＞ 高力ボルトは，ナットを締める力でボルト軸部にあらかじめ張力を生じさせて，接合させる複数の鋼板を密着させる力をかけています。そして，この力で生じる摩擦力で接合を保つものです。このため，ナットの締め具合で必要な張力を生じさせなければいけません。これを現場において適切に監理しなければならないのですが，適正に締めたことをわかりやすくしたのが，このトルシア型高力ボルトです。トルシア型高力ボルトでは，ボルト軸部の先端にピンティルがついていて，このピンティルで軸部を固定してナットを締めます。そしてピンティルが締める時の回転力でねじ切れるまでナットを締めます。ねじ切れる回転力はほぼ一定していますから，ナットを必要な力で締めたことがわかるのです。 このトルシア型高力ボルトは，ＪＩＳ○○○で規定されています。と，書くところですが，実は，トルシア型高力ボルトはＪＩＳ規格上では規定されていません。ＪＩＳ規格上で規定されていないとなると困ることがあります。それは，建築基準法第３７条により，指定建築材料はその指定建築材料ごとに大臣が指定する日本工業規格に適合するものでなければならないことになっていて，高力ボルトは指定建築材料であり，その適合すべき日本工業規格は，ＪＩＳＧＢ１１８６と定められているのです。トルシア型高力ボルトはＪＩＳＢ１１８６に適合しませんから，建築基準法第３７条により使用できません，となるのですが，使用を可能にしている根拠は，同条第２号の大臣認定です。各社が製造するトルシア型高力ボルトは，それぞれに大臣認定されています。認定の内容は各社全く同じ(多分そうです)です。㈱ＮＳボルテンが製造するトルシア型高力ボルトの認定書を紹介します。 |
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＜技術的知識＞＜構造材料の特性と品質＞＜ボルト・高力ボルト・アンカーボルト＞＜高力ボルト＞＜トルシア型高力ボルトとＪＩＳ高力ボルト＞ トルシア型高力ボルトの「機械的性質による等級」は「Ｓ１０Ｔ」のみです。ＪＩＳＢ１１８６の高力ボルトのＦ１０Ｔとの関係は，まったく同じです。構造計算上の性質として何ら変わりがないという意味です。 |
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＜技術的知識＞＜構造材料の特性と品質＞＜ボルト・高力ボルト・アンカーボルト＞＜高力ボルト＞＜溶融亜鉛めっき高力ボルト＞ 溶融亜鉛めっき高力ボルトも，ＪＩＳ上での規定がありません。トルシア型高力ボルトのように各社が大臣認定を取得しています。 溶融亜鉛めっき高力ボルトの「機械的性質による等級」は「Ｆ８Ｔ」のみです。ＪＩＳＢ１１８６の高力ボルトのＦ８Ｔとの関係は，まったく同じです。構造計算上の性質として何ら変わりがないという意味です。でも，本当は，ちょっとだけ違います。溶融亜鉛めっき高力ボルトは当然のことですが亜鉛めっきされた鋼材を接合します。亜鉛めっきされた鋼材の摩擦力は，すこしだけ小さくなります。その結果，ＪＩＳ高力ボルトのＦ８Ｔよりも少し小さな許容応力になります。 注：溶融亜鉛めっきではない高力ボルトのすべり係数は，長期＝０．３，短期＝０．４５ 溶融亜鉛めっき高力ボルトのすべり係数は，長期＝０．２６６，短期＝０．４ (前者の根拠は，建築基準法施行令第９２条の２，後者の根拠は，日本建築学会「鋼構造接合部設計指針」) |
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＜技術的知識＞＜構造材料の特性と品質＞＜ボルト・高力ボルト・アンカーボルト＞＜高力ボルト＞＜高力ボルトの施工監理＞ 高力ボルトは適正に施工されてはじめて目的の品質(性能)を発揮することができます。現場での施工監理はこちら。 |
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[このページの公開年月日]２０１２年６月
＜このＨＰ<建築士の必要知識>の発行者：北_本_拓_也
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