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日本建築学会大会学術講演梗概集（北陸） 2019 年 9 月

金属工事におけるボルト接合部に関する実験
その 1

実験概要

非構造部材

金属工事

スロット孔

すべり係数

正会員
ボルト接合部

1. はじめに○ 鈴木翔 *1

正 会 員 黒 澤 未 來 *2

同

吉敷祥一

*3

同

巽

信 彦 *4

同佐 藤 秋 雄 *1

同

中島一浩 *5

同川邉裕一 *5

同

清家

剛 *6

ン酸塩処理( HDZP) ，(iii) 電気亜鉛めっきの有色クロメー

地震後における建築物の継続使用を実現する上では非ト処理( EP) ，(iv) 電気亜鉛めっきの有色クロメート処理

構造部材に対する耐震性能の向上が必要である．非構造と一液形変性エポキシ樹脂錆止めペイント( EPJP) ，(v) ス

部材を扱う工事の一つである金属工事 におけるボルトテンレスの梨地( SUS) の 5 種類とする．また，使用する接合部では，施工誤差を吸収するためにスロット孔の使ボルトは溶融亜鉛めっき高力ボルト( M12( F8T) ) とする．

用が必須である．また，金属部材表面には防食性や防錆2.21)実験パラメータ性を確保するための表面処理を施すのが通例である．さ

実験パラメータは，上述した表面処理に加え，ボルトらに，ボルトの締め付け時にはトルク管理の省略や普通孔形状とボルトの導入張力とする．ボルト孔形状によるボルトの代替が望まれている．しかし，主要構造部材と試験体区分を図 3 に示す．まず，図 2 に示す形状 1 は，すは異なり，金属部材と躯体のボルト接合部に対しては明

べり係数評価試験における標準試験体と同形状であり，確な設計規定が設けられておらず，その力学性能は不明

全ての表面処理において用意し，すべり係数の基準値の確な点が多いのが現状である．

算出に用いる．これに対して，金属工事に用いるボルト
250

そこで本検討では，金属工事に特有なボルト孔形状や300

表面処理を実験変数としたボルト接合部のすべり係数評価試験を実施し，すべり耐力を代表とする力学挙動について検討する . 本報( その 1) では，すべり係数評価試験の実験概要について報告する．
2.

実験計画

2.1

試験体

200

スチフ ナ付き
L 字形治具65
計測用 ねじ棒690

試験部分

試験体の概要を，セットアップを兼ねて図 1 に示す．

スチフ ナ付き
L 字形治具また，標準試験体を図 2 に示す．試験体は，金属工事へ200の採用を想定したボルト接合部である．ボルト接合部は，母材と 2 枚の添板，および両者を締め付けるボルトによって構成される．母材の板厚は 1 2 m m，添板の板厚250は 6mm であり，幅は共通して 65mm としている．これら

392

図1の寸法は，鋼構造接合部設計指針 2 ) におけるすべり係数

セットアップ30 50 30 30 50 30

評価試験の標準試験体を参考に決定した．母材および添65

板の材質は，非構造部材の接合を想定して一般構造用鋼板(SS400)またはオーステナイト系ステンレス鋼(SUS304)6を用いる．ボルト接合部の表面処理は，金属工事に用い
図2られる (i) 溶融亜鉛めっき(HDZ)，(ii) 溶融亜鉛めっきのリ
13303040

添板：丸孔
母材：丸孔(a) 形状 213添板：縦スロット孔
母材：丸孔試験体寸法（標準試験体，形状 1 ）40(c) 形状 4

図31230添板：横スロット孔母材：丸孔(b) 形状 3730

添板：縦スロット孔
母材：横スロット孔(d) 形状 5添板：横スロット孔
母材：縦スロット孔(e) 形状 6ボルト孔形状

Tests on Bolted Joints in Metal Construction

SUZUKI Sho, KUROSAWA Miku, KISHIKI Shoichi, TATSUMI Nobuhiko,Part 1: Outline of the Tests

SATO Akio, NAKAJIMA Kazuhiro, KAWABE Yuichi and SEIKE Tsuyoshi― 747 ―

表1接合部は，応力方向のボルト本数を 1 本とすることが多く，かつ応力方向および応力直交方向にスロット孔を設

形状番号ける．ここで，応力方向と平行にスロット孔長径を設け123456たものを縦スロット孔，応力方向と垂直にスロット孔長径を設けたものを横スロット孔と呼ぶ．スロット孔の長径は鋼構造接合部設計指針 2) において示されている 2 . 5 d（d はボルト径）よりさらに大きく，躯体の施工誤差を吸実験パラメータ

HDZ

HDZP

表面処理
EP

EPJP

SUS

○○○○
○
○

○－－－○
○

○－－－○
○

○
－－－○
○

○－－－○
○

収できる± 15mm(3d)程度となっている．

ワッシ ャー型
ロー ド セ ル

これらの影響を検証するため，形状 2( 図 3( a) ) ではま13ず応力方向のボルト本数を 1 本とし，形状 3( 図 3( b) ) お8.7

よび形状 4( 図 3( c) ) では添板のボルト孔をスロット孔と13する．これらを標準試験体と比較することにより，応力

18.7
29

ワッ シ ャ ー方向のボルト本数の影響，およびスロット孔の基本的な3.2

図4

影響について確認する．最後に金属工事におけるボルト

29

導入張力の計測方法

接合部を想定したボルト孔形状として，添板と母材の両たり母材と添板の 3 箇所の計 1 2 箇所について行った．

方に直交するスロット孔を設けた形状 5( 図 3( d) ) と形状

実験中は，試験機に組み込まれたロードセルにより軸6(図 3(e))を用意する．載荷を行った試験体を表 1 に示す．

方向力 P を，また母材と添板の相対変位を上下および表

表は縦にボルト孔形状の種類を，横に表面処理の種類を裏の平均値から上下それぞれのすべり量示しており，○を付した組合せについて試験体をそれぞこれらに加え，母材と添板を接合する段階から，ボルトれ 5 体用意し，ボルトの導入張力を 10kN ～ 50kN まで 10kNの導入張力 N をワッシャー形ロードセルにより計測すずつ変化させて実験を行った．これは，金属工事における．ワッシャー形ロードセルの詳細を図 4 に示す．ワッるボルト接合部ではトルク管理がほとんど行われていな

シャー形ロードセルは，ナットと添板とは直接接触しないことを勘案したものであり，高力ボルト(M12(F8T))のいように上下にワッシャーを介入した上で挿入する．

標準ボルト張力 50.4kN を上限として幅広く設定し，ボルトの導入張力の違いによる影響を確認する．

すべり係数を得ている．

は，実験によって得られたすべり荷重 P Sを用いて次式により算出する．

PS

2.3 セットアップ

m( N 01

試験体は，図 1 に示したように上下それぞれをスチフ

N 02 )(1)

ナ付き L 字形治具によって試験機に挟み込むことで固定

ここですべり荷重 P S は鋼構造接合部設計指針に倣い，すする．スチフナ付き L 字形治具と試験体は，試験体よりべり量が 0 . 2 m m に達するまでに明瞭な主すべりなどに高強度かつ太径の高力ボルト( M16( F10T) ) による摩擦接よって最大の荷重が得られた場合はその荷重とし，明瞭合とし，試験部分より先にすべりが生じることのないよな主すべりが生じなかった場合はすべり量 0.2mm に対応うに設計している．また，上下の治具はそれぞれ高力ボする荷重としている．また，N 01，N 02 はワッシャー形ロールト(M20(F10T)) により試験機に引張接合する．

ドセルにより計測した載荷開始時の導入張力である．m

実験は，まず 2 枚の母材をそれぞれスチフナ付き L 字形治具に接合し，試験機に固定した後に実験対象であるは摩擦面の数であり，本実験では 2 である．
3. まとめボルト接合部の締め付けを行った．実験は単調引張載荷

本報では，金属工事におけるボルト接合部を想定したとし，ボルト接合部がすべり出し，最大耐力後の耐力低

すべり係数評価試験の実験計画について報告した．次報下が確認できるまで行った．載荷速度はすべり量 0.2mm( その 2) では，実験結果について報告する．

までは 0.1mm/min とし，それ以降は 2.0mm/min とする．

謝辞
本研究は，日本 金 属 工 事 業 協 同 組 合 に お け る 実 験・実用 化 試
験 事 業 の 一 貫 と し て 実 施 し た 研 究 の 成 果 で す ． ここに記して関係 各 位 に 謝意 を表 しま す .
参考文献
1) 日本建築学会：建築工事標準仕様書・同解説 J AS S 13 金属工事，1998.11.
2 ) 日本 建築 学 会：鋼構 造接 合部 設 計指 針，2 0 1 2 . 3

2.4 計測計画
実験に先立ち，まず試験体の表面粗さの測定を行った．表面粗さは，触針式粗さ測定器を用いて測定し，最大高さ粗さ R Z を代表値として得る．測定は，1 試験体当*1 菊川工業* 2 東京工業大学大 学院 修士課程
* 3 東京工業大学大学院 准教授・博士（工学）* 4 東京工業大学大学院 助教・博士（工学）* 5 ロブテックスファスニングシステム* 6 東京大学大学院 教授・博士（工学）KIKUKAWA KOGYO Co., Ltd.
Graduate Student, Tokyo Institute of Technology
Associate Professor, Tokyo Institute of Technology, Dr. Eng.
Assistant Professor, Tokyo Institute of Technology, Dr. Eng.
Lobtex Fastening System. Co., Ltd.
Professor, The University of Tokyo, Dr. Eng.

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