1450

日本建築学会大会学術講演梗概集（東海） 2021 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 6）：接合部耐力試験
ドリルねじ 下地材 高耐食めっき鋼板
耐食性 引張耐力 せん断耐力

正会員 ○中島一浩*1 同 岸元孝之*2 同 久保康弘*2
同 萩原裕久*2 同 城倉貴史*3 同 藤井勝義*1 星山守*4

1．はじめに本報では，外壁下地鋼材(以下，下地材)とドリルねじ接合

65

組み合わせによっては，引張耐力が著しく低下することが分かった．

kN

ルねじの軸方向の引張耐力を検討し，下地材とドリルねじの4荷重部の耐力試験について報告する．前報 1)(その 4)では，ドリ321

一方，ドリルねじ接合部には外力によりせん断荷重も作用さび止めペイント鋼板 A'
ドリルねじ a 耐力低下率72％
ドリルねじ d 耐力低下率73％

短期許容引張耐力 2.32 kN0
CCT試験前するため，本報ではドリルねじ接合部の引張耐力試験に加え

写真-1 試験状況

表-1 試験に用いた下地鋼板とドリルねじの仕様
材質

ねじ径mm

表面処理

SWCH18A

6.0

電気亜鉛めっき (Ep-Fe/Zn5 CM1)
高耐食表面処理 (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)

鋼板

材質

板厚mm

表面処理

A’

SS400
2.3

さび止めペイント (JIS K 5674 鉛・クロムフリーさび止めペイント)
溶融亜鉛めっき (JIS H 8641 溶融亜鉛めっき)(HDZ40)
高耐食めっき鋼板 (JIS G 3323 溶融亜鉛−アルミニウ
ム−マグネシウム合金めっき鋼板及び鋼帯) (K27)

ドリルねじad

B’

SS400

C’

SGMH400

膜厚μm（製品規格）
543291めっき厚,膜厚μm(実測)0

短期許容引張耐力 2.32 kN5

高耐食めっき鋼板 C'ドリルねじ a 耐力低下率93％
ドリルねじ d 耐力低下率94％4321

短期許容引張耐力 2.32 kN

0CCT試験前136

溶融亜鉛めっき鋼板 B'

ドリルねじ a 耐力低下率77％
ドリルねじ d 耐力低下率88％
荷重 kN

5kN

6板とドリルねじの種類を表-1 に示す．
荷重て，せん断耐力試験も行った．本報で対象とした下地材の鋼

CCT200サイクル

図-1 鋼板 A’の引張耐力

CCT200サイクル

図-2 鋼板 B’の引張耐力

CCT試験前CCT200サイクル

図-3 鋼板 C’の引張耐力

5925

2．引張試験方法
複合サイクル試験(以下，CCT)前および CCT200 サイクル
終了後，写真-1 のように，ドリルねじ引張試験片を試験治具に設置し，ドリルねじの頭部を万能試験機(SHIMADZU 製
UH-200kNXR)で引張載荷を行った．載荷速度は 10mm/min とした．試験数は各 3 体とした．

写真-2 引張耐力試験後の試験片

3．引張試験結果
図-1 から図-3 に，各鋼板の CCT 前と CCT200 サイクル後の引張耐力試験結果を示す．写真-2 に示すように，引張試験後の試験片は，ドリルねじが鋼板から引抜ける破壊性状となり，鋼板が面外方向に変形し，明確な降伏点が現れなかった．本報では前報(その 4)と同様に，ドリルねじ接合部の降伏引張耐力を試験における最大引張荷重の 70%とした 2)．また，ドリルねじ接合部の短期許容引張耐力は，2.32kN とした 3)．
は，CCT 前に対してドリルねじ a は 72%，ドリルねじ d は73%に低下した．前報(その 4) では，さび止めペイントにおけるドリルねじ d の引張耐力は，短期許容引張耐力近くまで低下したが，本報でも同様の結果となった．CCT200 サイク
ル後の試験片は，写真-2 にように塗装が残っておらず，前報(その 5)で算出した鋼板素地の腐食減量率が同程度(1.0 倍)でExperimental study on durability of strength and corrosionresistant of steel panel joints.
Part 6: Result of the strength tests

る．
図-2 の鋼板 B’において，CCT200 サイクル後の引張耐力は，CCT 前に対してドリルねじ a は 77%，ドリルねじ d は88%に低下した．前報(その 4) では，溶融亜鉛めっき鋼板におけるドリルねじ d の引張耐力は 97%に低下したが，本報のようにめっき厚の下限側に近い場合は，前報(その 5)で算出した鋼板素地の腐食減量率は 4.8 倍となり，引張耐力に影響したと考えられる．

図-1 の鋼板 A’において，CCT200 サイクル後の引張耐力あったことを考えると，塗装膜厚の違い(前報: 61µm，本報:13µm)は，耐久性向上への寄与が少なかったと考えられ

図-3 の鋼板 C’において，CCT200 サイクル後の引張耐力は，CCT 前に対してドリルねじ a は 93%，ドリルねじ d は94%に低下した．写真-2 のように鋼板 C’の腐食は少なく，前報(その 4)の試験結果と同様に，引張耐力の低下は僅かであった．
4．せん断試験方法
CCT 前および CCT200 サイクル終了後，図-4 に示すドリ
ルねじせん断試験片を，写真-3 のように，万能試験機
NAKAJIMA Kazuhiro, KISHIMOTO Takayuki, KUBO Yasuhiro
HAGIWARA Hirohisa, SHIROKURA Takashi
FUJII Katsuyoshi, HOSHIYAMA Mamoru― 899 ―

(SHIMADZU 製 UH-200kNXR)によって引張載荷を行った．
載荷速度は 10mm/min とした．試験数は各 3 体とした．
5．せん断試験結果
図-5 から図-7 に，CCT 前と CCT200 サイクル後の各鋼板の降伏せん断耐力と短期許容せん断耐力 5.09kN を示す 3)．
図-4 せん断試験片

降伏せん断耐力は，最大荷重の 70％とした 2)．試験後のドリルねじは，写真-4 のようにせん断破断している．

14

図-5 の鋼板 A’において，CCT200 サイクル後のせん断耐力

12kN94%に低下した．いずれも，降伏せん断耐力は短期許容せん

荷重10は，CCT 前に対してドリルねじ a は 91%，ドリルねじ d は864断耐力に対しては余裕があることが分かる．

2

図-6 の鋼板 B’において，CCT200 サイクル後のせん断耐力

CCT試験前

写真-3 試験状況
128698%に低下した．引張耐力試験と同様にせん断耐力の低下は4僅かであった．

2

短期許容せん断耐力 5.09kN

10高耐食めっき鋼板 C'
ドリルねじ a 耐力低下率96％
ドリルねじ d 耐力低下率98％864

短期許容せん断耐力 5.09 kN

0CCT試験前

CCT200サイクル

図-6 鋼板 B’のせん断耐力

ドリルねじ a の腐食は顕著であったが，その直径は各鋼板と1220

写真-5 に，ドリルねじ a の破断面と直径の測定値を示す．

14荷重

荷重 kN

は，CCT 前に対してドリルねじ a は 96%，ドリルねじ d は10

溶融亜鉛めっき鋼板 B'
ドリルねじ a 耐力低下率104％
ドリルねじ d 耐力低下率105％kN

14CCT200サイクル

図-5 鋼板 A’のせん断耐力105%に増加した．腐食後に荷重が僅かに増加しているの
図-7 の鋼板 C’において，CCT200 サイクル後のせん断耐力

短期許容せん断耐力 5.09 kN0

は，CCT 前に対してドリルねじ a は 104%，ドリルねじ d はは，腐食により接合部が固着したためだと考えられる．

さび止めペイント鋼板 A'
ドリルねじ a 耐力低下率91％
ドリルねじ d 耐力低下率94％

CCT試験前CCT200サイクル

図-7 鋼板 C’のせん断耐力

も CCT 前後で大きな差は無かった．鋼板とドリルねじの噛み合わせ部分の腐食は少なく，せん断耐力への影響は小さかったと考えられる．
6．結論
本報では，外壁下地鋼材とドリルねじ接合部の引張耐力試
験およびせん断耐力試験を行い，以下の結論を得た．
(1) さび止めペイントは，前報 1)と同様に腐食が激しく，引張耐力が大きく低下するため，錆びやすい環境では注意が必要である．
(2) 溶融亜鉛めっきは，前報 1)と比較してめっき厚を薄くし
写真-4 せん断試験後の試験片たことにより鋼板素地の腐食が進行し，引張耐力が低下した．溶融亜鉛めっきでも錆が生じるような環境では，めっき

A'-a CCT200サイクル

B'-a CCT200サイクル

C'-a CCT200サイクル

0サイクルφ4.60mm200サイクルφ4.53mm (98.5%)0サイクルφ4.59mm
200サイクルφ4.53mm (98.6%)0サイクルφ4.69mm
200サイクルφ4.60mm (98.1%)

厚を厚くした方が良いが，鋼板も厚くしなければならない．
(3) 高耐食めっきは，鋼板素地の腐食が少なく，引張耐力の低下が小さかった．外壁下地材のように薄板で耐久性を向上させたい場合には適していると考えられる．
(4) せん断耐力試験では，外観上の腐食に違いがあっても，

写真-5 ドリルねじの破断面とねじの直径耐力の低下は少ないことが分かった．これはドリルねじと鋼【参考文献】

板の噛み合わせ部では，ねじの腐食が僅かであることが原因

1）岸元ら，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(そのと考えられる．

1)～(その 4), 日本建築学会大会学術講演梗概集(関東), 2020 年 9 月, pp929-936

これらのことから，錆びにくい下地材とドリルねじを用いることがより安全であると考えられる．

2) 日本建築学会：鋼構造許容応力度設計規準, P48, 2019 年
3) 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 日本製鉄*4 カナヤマ*1 Lobtex Fastening System Co., Ltd.
*2 East Japan Railway Company*3 NIPPON STEEL CORPORATION*4 Kanayama Co., Ltd.

― 900 ―