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日本建築学会大会学術講演梗概集（関東） 2020 年 9 月

外壁下地鋼材とドリルねじ接合部の耐久性向上に関する実験的研究（その 4）：引張試験結果とまとめ
正会員 ○中島一浩*1 同 岸元孝之*2 同 久保康弘*2 同 杉山敬宏*2同 荻原厚*2 同 萩原裕久*2 同 城倉貴史*3 山本寛*4 梅山博*5

1．はじめに本報（その 4）では，外壁下地鋼材（以下，下地材）

4

験は，本研究（その１）の 4-2 に示す方法で行った．

SS400

板厚mm
2.3

SUS3042.0SUS304

材質

ねじ径mm

ドリルねじの表面処理

6ドリルねじ a
ドリルねじ c
ドリルねじ e56.0

亜鉛・エポキシ樹脂複合被膜（焼付塗装）

SUS410

図 4-2 鋼板 B の試験結果
6ドリルねじ b
ドリルねじ dパシペート仕上げ（不動態化処理）

2．実験結果と考察

ドリルねじ a
ドリルねじ cドリルねじ e53232

短期許容引張耐力 2.32 kN

短期許容引張耐力 2.32 kN(参考値)

11

引張試験後の試験片は，ドリルねじが鋼板から引抜け00る破壊性状であったが，鋼板が面外方向に変形し明確な試験前

100サイクル 200サイクル

試験前

100サイクル 200サイクル

CCT

CCT

降伏点が現れないため，本稿では，ドリルねじ接合部の

図 4-3 鋼板 C の試験結果

降伏引張耐力を試験における最大荷重の 70%と定義し耐力低下(200サイクル／試験前)

た 1)．また，ドリルねじ接合部の短期許容引張耐力は，鋼板の板厚が 2.3mm，ドリルねじ径が 6.0mm の場合は2.32kN である 2)．図 4-1 から図 4-4 に，CCT 前，100 サ
イクル後，200 サイクル後の降伏引張耐力と短期許容引張耐力 2.32kN を示す．
図 4-1 に示す鋼板 A の場合，全てのドリルねじで引張耐力の低下が認められ，CCT200 サイクル後には，短6100%

580%
60%

ドリルねじ a
ドリルねじ b
ドリルねじ c
ドリルねじ dドリルねじ e462.1%

70.1% 66.8%

62.4%

73.6%

A さび止めペイント

40%

32B 溶融亜鉛めっき

20%

1C 高耐食めっき
D SUS304

abc

0d

ドリルねじの種類

図 4-2，図 4-3 の鋼板 B，C は，著しい引張耐力の低下

図 4-4 鋼板 D の試験結果

120%

0%

期許容引張耐力よりも小さくなるケースがあった．一方，ドリルねじ b
ドリルねじ d44

亜鉛ニッケル合金めっき＋合金コーティング＋無機系コーティング

荷重e

図 4-1 鋼板 A の試験結果

亜鉛・珪素系複合被膜（焼付塗装）

dCCT

CCT

電気亜鉛めっき
SWCH18A

100サイクル 200サイクル

試験前

100サイクル 200サイクル

荷重 kNc0試験前高耐食めっき

a2
短期許容引張耐力 2.32 kN0

溶融亜鉛めっきD311

本報での呼称SGMH400b2

さび止めペイント

C

ドリルねじ

3kN

B

材質

ドリルねじ b
ドリルねじ d4

短期許容引張耐力 2.32 kN

表 4-1 試験材料選定表

ドリルねじ a
ドリルねじ c
ドリルねじ e5荷重

荷重対象とした鋼板とドリルねじの種類を表 4-1 に示す．試A

ドリルねじ b
ドリルねじ dkN1）～（その 3）のまとめについて報告する．本研究でドリルねじ a
ドリルねじ c
ドリルねじ ekNとドリルねじ接合部の引張試験の結果と，本研究（その5鋼板66荷重（kN）

ドリルねじ 下地材 高耐食めっき鋼板
引張耐力 耐食性 複合サイクル試験

図 4-5 耐力低下

e0123456789 10変位（mm）図 4-6 鋼板 D 200 サイクルは認められなかった．鋼板 D は，ドリルねじ d の引張耐力の低下が最も小さかった．

下している．一方，ドリルねじ a，b，c，e は，最大荷図 4-5 に示す CCT200 サイクル後の耐力低下(200 サイ重後，急激に引張耐力が低下しているのが分かる．

クル/CCT 前)は，鋼板 A の場合，62%から 74%であり，他の鋼板と比べて著しく引張耐力が低下している．本研

3．引張試験の結論

究(その２)で明らかになったように，鋼板及びドリルね(1) 鋼板 A は，ドリルねじの種類に関わらず接合部の引じの耐食性は，ドリルねじ接合部の引張耐力に影響を及張耐力が低下し，耐力低下は 62%から 74%となり，降ぼすことが分かった．

伏引張耐力が短期許容引張耐力を下回るケースがあった．

図 4-6 に鋼板 D の CCT200 サイクル後の荷重変位を一例として示す．ドリルねじ d を用いた場合は，最大荷重(2) 鋼板 B 及び鋼板 C は，著しい引張耐力の低下は認められなかった．

後に荷重の増減を繰り返しながら緩やかに引張耐力が低Experimental study on durability of tensile strengthand corrosion-resistant of steel panel joints.
Part 4: Result of the tensile tests

NAKAJIMA Kazuhiro , KISHIMOTO Takayuki, KUBO Yasuhiro
SUGIYAMA Takahiro, OGIWARA Atsushi, HAGIWARA Hirohisa
SHIROKURA Takashi , YAMAMOTO Hiroshi , UMEYAMA Hiroshi― 935 ―

(3) 鋼板 D は，著しい引張耐力の低下は認められなかっ表 4-2 外壁接合部の耐食性と耐力たが，板厚が 2.0mm であるため降伏耐力は短期許容引鋼板

張耐力程度であった．

腐食減量

4．本研究のまとめA

外観

下地材とドリルねじ接合部の耐久性向上に関する実験

腐食減量

いて，以下のことが明らかになった．
B

外観

下地材が鋼板 A の場合は，ドリルねじの種類に関わ

腐食減量

鋼板 B 及び鋼板 C は，白錆が発生したものの，鋼板のC外観ているが，ドリルねじの締結には下孔が必要であり，施

de

鋼板

×××××

ドリルねじ

×××

●

△

鋼板

×××××

ドリルねじ

×××

△××××××

鋼板

●

●

●

●

●

ドリルねじ

×△×

●

●

鋼板

●

●

●

●

●

ドリルねじ

×××

△×

△

●

△

●

●

鋼板

●

●

●

●

●

ドリルねじ×△

△

●

●

鋼板

●

●

●

●

●

ドリルねじ

×●

△

●

×△

●

●

●

●

鋼板

●●●

●

●

ドリルねじ

×××●

△

鋼板△△

△

●

△

ドリルねじ

×××△×△△×△ 5%以上 10%未満 ×10%以 上

●

×

引張耐力

工手間が大幅に増える．従って，耐食性の高い下地材としては，鋼板 B 又は鋼板 C とするのが良い．

ドリル ねじc

引張耐力

らず鋼板が腐食し，腐食減量は約 30%であった．一方，腐食は 1％～2％程度であった．鋼板 D は耐食性に優れ

b

引張耐力的研究を行った結果，本研究(その１)に示した課題につ4-1．耐食性の高い下地材の仕様

a

評価項目

腐食減量
D

外観

4-2．耐食性の高い外壁締結用ドリルねじの仕様

引張耐力

めっきの犠牲防食が働かない鋼板 A 及び鋼板 D はドリルねじ a，b，c の腐食減量は 20％以上であったがド腐食減量 ● 5%未 満
引張耐力低 下率 ● 5%未満

リルねじ d，e は 10%以下であった．一方，鋼板 B 及び外観 ●赤錆なし

鋼板 C は犠牲防食が働き，ドリルねじの腐食は少なく，ねじ山の多くは残存していた．ドリルねじ e は，鋼板 A以外は耐食性が良かった．ドリルねじ d は，いずれの鋼板に対しても腐食減量は 5％以下であり，耐食性の高い
外壁締結用ドリルねじとしては，ドリルねじ d とするのが良い．

△ 5%以 上 10%未 満△赤錆あり×10%以上×激しい赤 錆が低下した．また，鋼板 B はドリルねじ b，d，e が，鋼板 C はドリルねじ a 以外は耐力の低下が小さかった．
鋼板 D の場合は，ドリルねじ d のみ引張耐力の低下が少なかった．
5．結び

4-3．下地材とドリルねじの組み合わせによる耐食性

本研究で明らかになった耐食性試験結果及び引張試験

下地材が鋼板 A では，鋼板及びドリルねじとも腐食結果のマトリックスを表 4-2 に示す．腐食減量と引張耐が著しく，下地材が鋼板 B 及び鋼板 C は，鋼板の腐食は少なく，ドリルねじ d と e の腐食が少なかった．また，
鋼板 D については，ドリルねじ d を用いた場合に鋼板力低下率は，それぞれ 5％，10％を閾値として判定を行い，鋼板とドリルねじの外観は，赤錆の有無による評価とした．その結果，下地材には鋼板 C（高耐食めっき）の赤錆の発生が少なかった．

を，ドリルねじは d（亜鉛ニッケル合金めっき＋合金コ4-2 項及び 4-3 項の結果から，耐食性向上という観点ーティング＋無機系コーティング）を用いた組合せが適では，下地材は鋼板 C，ドリルねじは d の組合せが良していることが分かった．

いことが分かった．

本研究では，外壁下地鋼材とドリルねじ接合部の耐久4-4．ドリルねじ接触部の腐食性向上について実験的に検討を行い，その特性を明らか

鋼板 A について，ドリルねじ近傍の板厚を測定した
結果，ドリルねじ近傍で腐食が進行していた．ねじ周辺は水が滞留しやすく，長期間にわたり湿潤状態になるたにしたが，外壁の耐用年数やコスト及び施工条件なども考慮し，本研究で得られた知見を参考に，下地材とドリルねじを選定するのが良い．

めと推定される．

参考文献

4-5．腐食によるドリルねじ接合部の耐力
ドリルねじ接合部の引張試験を行った結果，下地材が鋼板 A の場合は，全てのドリルねじで著しく引張耐力1) 日本建築学会：鋼構造許容応力度設計規準，P48，2019 年
2) 一般社団法人日本鉄鋼連盟：薄板軽量形鋼造建築物設計の手引
き第 2 版, P189, 2014 年 3 月*1 ロブテックスファスニングシステム*2 東日本旅客鉄道*3 日鉄日新製鋼*4 日鉄日新製鋼建材*5 九飛勢螺*1 Lobtex Fastening System Co., Ltd.
*2 East Japan Railway Company*3 Nippon Steel Nisshin Co., Ltd.
*4 Nippon Steel Nisshin A&C Co., Ltd. *5 QP Fastening Works Co., Ltd― 936 ―