このQ&Aは役に立ちましたか?
ボルト選定について
2023/10/19 08:18
- L型の金具をM12(F8T)2本で固定しようと考えています。荷重は40kN掛る設計です。
- ボルトの有効断面積は84.3mm3で、F8Tの許容ボルトせん断力は13.6kNです。
- 荷重40kNをボルト1本あたりの許容せん断応力で割ると0.48kNとなり、13.6kNよりも小さいため、ボルトの選定はOKです。
ボルト選定について
2014/10/15 13:42
L型の金具をM12(F8T)2本で固定しようと考えています。
荷重は40kN掛る設計です。
自分なりに計算したのですが、合っているか不安です。
ボルトの有効断面積・・・84.3mm3
F8Tの許容ボルトせん断力・・・13.6kN
40kN÷84.3=0.48kN(ボルト1本当たりの許容せん断応力)
13.6kN>0.48kN・・・OK
上記の内容で間違いないか教えてください。
回答 (6件中 1~5件目)
荷重は40kN掛る設計です が問題です。
例えば、 ┏┓
→ ┃┃ のような荷重の場合には、
F ┃┃ ボルトには、せん断荷重と
┃┃ 引張荷重が掛かります
┃┃
┃┃
┃┃ │ │
┃┗━┿━━━━┿━┓
┗━━┿━━━━┿━┛
│ │(ボルト;タスキ掛けで2本)
┏┓
→ ┃┃ そして、極端なL型金具では、
F ┃┃ くぎ抜きの原理が働き、特に引張荷重
┃┃ が危険域になります
┃┃ 形状を観ると、くぎ抜き形状に酷似している
┃┃ と、梃子の原理でFの数倍、数十倍の力が
┃┃ ボルトに掛かることになり、要チェック項目
┃┃ となります
┃┃
┃┃
┃┃ │
┃┗━┿┓
┗━━┿┛
│(ボルト;並列で2本)
その辺りは、如何ですか?
このQ&Aは役に立ちましたか?
この質問は投稿から一年以上経過しています。
解決しない場合、新しい質問の投稿をおすすめします。
13.6kNはF8Tの許容ボルトせん断力であってせん断「応」力ではないです。
よって
> 40kN÷84.3=0.48kN(ボルト1本当たりの許容せん断応力)
> 13.6kN>0.48kN・・・OK
こんな計算はやってはいけません。
材料力学以前の理系としての単位とか次元の理解が甘すぎます。
F8TのM12 2本での長期許容せん断力は27.2kNになり、40kNの荷重に負けます。
さらに13.6kNというのは摩擦接合状態まで締めたでの値のはずですので振動などで緩む可能性があれば簡単に破断すると見た方が安全です。
荷重のかかり方が不明なので安全率をどの程度取るべきかわかりませんが
素直にノックピンやキーを追加した方が安全です。
↓のデータが間違いないとしたら(手元に資料がないため)更に1面せん断とし
たならば許容耐力(kN)=1面せん断・長期許容せん断力はF8TM12で13.3KNとなる
従って2*13.3=26.6KN<40KNであるからNG、短期として26.6*1.5=39.9<40 NG
これらから2面せん断とすると条件をクリアできるかも知れません。
そもそもF8TやF10TというのはJISB1186建築用摩擦接合用六角ボルト?だったか
によるJIS規格であるからJISを見て欲しい。そこにも当然同じことが明記され
ている筈である。戻って、せん断力をボルト力と、スプライスプレートによる
摩擦でせん断力を受け持たすのである。従って摩擦面もμ=0.4以上という規定
もあるのです。これらの知識も何もないから事故も起こるし、恐ろしいです。
御存知と思うがっというか言い難いが、素人が設計をしてはなりません。。。
高力ボルトの許容耐力の一覧表を貼っておきます
出典は、 鋼構造設計規準(日本建築学会)と思います。
なお、「高力ボルト」の場合、許容せん断力は、ねじ部の有効断面ではなく
軸断面で算出するきまりになっています。これは、高力ボルトが直接せん
断力を受けるのではなく、摩擦接合としての許容応力度を意味するからです。
結果は、前の回答者さんのご指摘の通り。
荷重を2本のボルトで負担するとして表現すると次式のとおりです。
40 kN > 2 × 13.6 kN ・・・・ NG
建築関係では、高力ボルトを十分なトルクで締めることで軸力を導入し、
接触面の摩擦力で力を伝達する「高力ボルト摩擦接合」の考え方が主流です。
ボルトを通す穴は、バカ穴(M12に対してφ14)として、ボルトにせん断力
が加わらない設計とします。所要の軸力を導入するため、締めつけ時の
トルク管理は必須です。
なお、L型の金具という形状からして、荷重はボルト接合部に一方向に
加わるのではなく、モーメント荷重を考慮する必要があると思います。
ボルト一本あたりの許容せん断応力を求めたいといいながら、出典は不明ですがご自分で
F8Tの許容ボルトせん断力・・・13.6kNと書かれてるじゃないですか?
荷重をボルト本数で割ればボルト一本あたりにかかる荷重による応力は求まりますが、そう単純ですまないことが殆どなので大雑把な目安にして、回答(1)のかたも書かれてるように直接ボルトにせん断荷重を支持させないなどの手段はいると思います。