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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「ターンバックル」 <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＞＜ターンバックル＞ ターンバックルの品質について解説します。 まず，「ターンバックルとは何か」 鉄骨造の筋交いで直径２０ｍｍぐらいの丸鋼が使われていることがあります。丸鋼は細いのでそのままではたわんでしまうので，取り付けた後で長さを短くするために両ネジが切ってあって回転させることで調整できるようにするものがついています。この回して長さ調整をする部分をターンバックルと言います。それが一般的なターンバックルの意味ですが，回転させる部分は「ターンバックル胴」と言います。では改めて，「ターンバックルとは何か」と言うと，「ターンバックル胴とその両側につく丸鋼を含めたもの」を指します。 |
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＜技術的知識＞＜構造材料の特性と品質＞＜ターンバックル＞ ターンバックルは，建築基準法第３７条にいう「指定建築材料」ですから，守るべきＪＩＳ規格が告示で指定されています。ＪＩＳＡ５５４０です。ここまで「ターンバックル」と言ってきましたがこのＪＩＳ上の正式名称は「建築用ターンバックル」です。 ＪＩＳＡ５５４０では，次のことが規定されています。 ○ボルトの端部に羽子板がついたもの(「羽子板ボルト」という)も規定されていて，羽子板部の溶接長さや羽子板の形状も指定されている。 ○鋼材は，炭素鋼またはステンレスで，炭素鋼の場合，Ｍ１０以下がＪＩＳＧ３１０１のＳＳ４００でＭ１２以上がＪＩＳＧ３１３８のＳＮＲ４００Ｂ，ステンレスの場合，ＪＩＳＧ４３２１のＳＵＳ３０４Ａと指定されている。 ○ネジ部は転造加工法による（Ｍ１６と言えばネジの山から山までが１６ｍｍという意味で，丸鋼の軸部は１６ｍｍより細い） ○ターンバックルを引っ張った時の，保証荷重と引張強度を規定している。 ○羽子板ボルトの羽子板部には穴があいていて，使用すべき高力ボルトがＦ１０Ｔでありその径も指定されている。（六角ボルトの場合は10.9） などです。 |
<ターンバックルのＪＩＳ規格> 指定建築材料の告示では，ターンバックルの適用すべきＪＩＳ規格として，ＪＩＡ５５４０，ＪＩＳＡ５５４１，ＪＩＳＡ５５４２の３つを規定しています。2012年1月現在でそうなっていますが，ＪＩＳＡ５５４２は2008年にＪＩＳＡ５５４０に吸収されています。また，ＪＩＳＡ５５４１はＪＩＳＡ５５４０の引用規格でしかありません。 |
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＜技術的知識＞＜構造材料の特性と品質＞＜ターンバックル＞ 規格として存在するターンバックルの太さは次のとおりです。 Ｍ６，Ｍ８，Ｍ１０，Ｍ１２，Ｍ１４，Ｍ１６，Ｍ１８，Ｍ２０，Ｍ２２，Ｍ２４，Ｍ２７，Ｍ３０，Ｍ３３ 「Ｍ○○」という表記からわかるようにターンバックルの太さはネジ部の太さで規格化されています。ネジ部は転造加工法で作られていますから軸部は「Ｍ○○」の数値よりも細くなっています。この結果，軸部の十分な塑性変形が期待できるようになっています。 ターンバックルが炭素鋼である場合の羽子板ボルト(M22以下)の形状はこちらです。 ターンバックルの保証荷重と引張強度はこちらです。 「保証荷重」とは，その力を作用させてもターンバックルに塑性変形が生じないもので，短期許容応力に相当します。「引張強度」とは，その力を作用させても破断しないもので材料強度に相当します。 ターンバックルの保証荷重と引張強度は，次のようにして決定しています。 軸部の最小径を直径とする断面積に対して，ＳＳ４００またはＳＮＲ４００Ｂの降伏点である235N/mm2と引張強さである400N/mm2をそれぞれ乗じたものです。
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<こぼれ話> ターンバックルの構造設計で，Ｍ１６を１６φの棒鋼として断面積を算出して適用する人がいますが，間違いです。Ｍ１６の軸部の直径は約14.41mmです。 <こぼれ話２> ターンバックルの品質としてＳＮＲ４００Ｂを書かなくても，ＪＩＳＡ５５４０であればＭ１２以上について自動的に決定されます。ＳＮＲ４９０でターンバックルを作ることも可能ですが，ＪＩＳＡ５５４０ではなくなります。ですから，ＳＮＲ４９０のターンバックルは事実上ありえません。 |
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＜技術的知識＞＜構造材料の特性と品質＞＜ターンバックル＞ ネジ部と軸部との関係を補足します。 ネジ部は転造加工で作られていますから軸部の方が細くて軸部の十分な塑性変形が期待できる。そのようにターンバックルは作られています。Ｍ１６の場合，ネジ部の外径（山から山）は１６mmで軸部の最小直径は14.41㎜ですからそういう意味で軸部の方が細いのですが，ネジ部の有効断面積は，１５７mm2で軸部の断面積１６３mm2よりも小さいです。 したがって，ターンバックルに強い引張力を作用させると，最初に降伏するのはネジ部で，最終的に破断するのもネジ部です。ならば「ネジ部の断面積でターンバックルの許容応力度設計をすべきでは？」との考え方もありますが，正解は軸部の最小直径による断面積です。ネジ部の塑性化は限定された部分でしかなく，ターンバックル全体の性状は軸部で決まってくるからでしょう。 |
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[このページの公開年月日]２０１３年６月
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