日本建築学会大会学術講演梗概集（北海道） 2004年 8 月

22265
アルミニウム合金を用いた建築構造に関する研究

その 73- 無機ジンクリッチ塗料処理した高力ボルト摩擦継手の耐力 アルミニウム合金

無機ジンクリッチ塗料

すべり荷重

塗膜厚さ

正会員
同
同

高力ボルト

１．はじめに○藤本
効 *1
山田 丈富 *3
橋本 篤秀 *5

中込 忠男 *2
見波進 *4同同み）も行った。塗料処理しない側の摩擦面（中板側）はサ

本報告は、アルミニウム合金材にジンク塗料処理した高ンダーがけ（砥石の粗さ #36、80、180）による目粗しの力ボルト摩擦継手について、その塗膜厚さ、下地処理条件みを行った。試験体一覧を表 2 に示す。

を変数としたすべり実験結果を記したものである。

４．実験方法

２．試験体形状

すべり実験は、2000kN 万能試験機を用いて行い、原則試験体は図１に示す形状寸法の２面摩擦継手である。板厚は添板１０mm、中板 15mm( いずれも公称値）であり同一の合金を用いている。

として最大荷重が得られるまで連続的に加力した。
測定項目は、荷重、ボルトの軸ひずみ、添板と中板間の相対変位量であり、相対変位量は片側各２台のクリップゲー

締付けボルトは F8T 溶融亜鉛めっき高力ボルト（以下、ボルト）であり、ボルト孔径は呼び径に 2mm 加えた値とした。ボルト軸部には導入軸力測定用に 2 枚のひずみゲージを貼付けた。ボルトの締付けはナット回転法により行い、ジ出力の平均値より求めた。試験体数は各 3 体である。
５．実験結果ならびに考察
各試験体の塗膜厚、導入軸力、すべり荷重、すべり係数の平均値を表 3 に示す。

トルク 100Nm で１次締付け後、回転角 120°で締めつけた。

荷重と相対変位量の関係を摩擦面の目標塗膜厚さごとに母材合金は、JIS A5083-H112、A6061-T6（以下、それ比較したものを図２に示す。なお、以下本報告において塗ぞれ A5083、A6061）の２種類であり、表１に示すような機械的性質を持つものである。
３．摩擦面処理

膜厚さは摩擦面１面あたりの数値である。
両面塗装の場合、目標塗膜厚 200 ㎛以下の試験体では両

表１

素材の機械的的性質

者の関係に大きな差は見られず、合金種の違いによる影響

ジンク塗料）で、液体降伏耐力 * 引張強さ
合金記号
降伏比(N/mm2) (N/mm2)
中板
1443160.46A5083
添板
1583150.50
中板
3123300.95
A6061
添板
314
3320.95と亜鉛粉末を１：４の*0.2％オフセット法による試験体よりすべり荷重が低くなり、A6061 合金において顕重量比で混合するものである。塗装方法は刷毛塗りであり、著である。これを除くと、同じ目標塗膜厚である両面塗装

塗装下地は、サンダーがけ（砥石 #80）により充分に目粗試験体とほぼ同じ挙動を示している。したがって、片面塗しした。なお、比較のためワイ

装でも塗装下地と塗装しない側の母材表面に適性な目粗し

塗料は JIS K 5553 規
格の厚膜用無機ジンクリッチペイント（以下もない。しかし、目標塗膜厚 400 ㎛の試験体は、すべり荷重が約 10％低くなる。塗装下地処理の違いによる影響は見られない。
片面塗装の場合、目標塗膜厚 30 ㎛の試験体は、その他のヤカップブラシによる目粗しも表２行った。塗装後は室温 20℃、湿添板
ジンク塗料

度 65% の恒温室で七日間以上養計を用いて塗膜厚を測定した（中中板 - 片面５箇所、添板 - ９箇所）。

ジンク塗料

生し、養生完了後、高周波膜厚

目 標 塗 膜 厚 さ は、30、50、ジンク塗料は、原則として中板、 添 板 の 両 面 に 塗 装 し た が、より簡易な摩擦面処理方法検討
図１

試験体の形状サンダーがけ板

80、100、200 ㎛の 5 水準である。のため片面塗装処理（添板側の試験体一覧

30 ㎛

50 ㎛

80 ㎛

100 ㎛

200 ㎛

30 ㎛

◎ (PP060)

--

-

-

50 ㎛

-

◎ (PP100)

----

-

◎
□ (PP200)

-

80 ㎛

-

-

◎ (PP160)○ (PPw160)

100 ㎛

-

-

-

200 ㎛

---

-

◎ (PP400)#36◎□ (PSa030)-◎□ (PSa100)--◎□ (PSb100)--◎□ (PSc100)

-

#80
#180

-

-

◎ :A5083（塗装下地処理サンダーがけ #80)、○ :A5083（塗装下地処理ワイヤーブラシ）□ :A6061（塗装下地処理サンダーがけ #80）
、 ( ) 内は処理組合せの記号を示す

Study on Aluminum Alloy Structure Part73-Slip load of High strength bolted connection treated with Inorganic Zinc-rich Paint
FUJIMOTO Isao , NKAGOMI Tadao , YAMADA Tomohisa , MINAMI Susumu, HASHIMOTO Atsuhide

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を行えば、両面塗装と同等の性能が得られる。

り荷重と同様にほぼ安定している。
しかし、400 ㎛程度の過大な膜厚のもののすべり係数はまた、無塗装側母材表面の目粗しに用いた砥石粗さの違あまり低下していない。図４は、各タイプ別試験体の塗膜いに関しては、顕著な差はは見られない。
図３は全試験体の塗膜厚実測値とすべり係数、すべり荷厚と導入ボルト軸力の関係をプロットしたものである。塗重の関係を示したものである。

膜厚が 400 ㎛程度になると明らかに導入軸力が低くなってすべり荷重は、ボルトの導入軸力が設計ボルト軸力の 1.5おり、このことがすべり荷重の低下に影響していると言え倍以上であるため、短期許容すべり荷重（72.4kN）に比べよう。

かなり高い値を示している。塗膜厚が約 60 ㎛以下と、約６．まとめ

400 ㎛の試験体は、100 〜 200 ㎛の試験体に比べすべり荷今回の実験から得られた知見を以下にまとめ示す。

重が低くなる。塗膜厚 100 〜 200 ㎛の範囲では、片面塗装・塗装前下地処理として、サンダー #80 あるいはワイヤーカップブラシによる目粗しを行い、塗膜厚を 100 ㎛以の一部試験体を除いて安定した値を示す。
すべり係数は、塗膜厚が 60 ㎛より薄い試験体が低くなり、上とすれば、すべり係数 0.45 以上が確保出来る。

塗膜厚 40 ㎛以下ではすべり係数 0.45 以下となるものもあ・上記は片面塗装でも可能であるが、その場合無塗装側はる。塗膜厚が 100 〜 200 ㎛の範囲では、すべり係数はすべ#180 より粗い砥石によるサンダーがけが必須である。

表３

実験結果

・すべり係数・荷重は塗膜厚の影響を受

両面塗装
記号

合金種 tp( ㎛ ) TB(kN)

PP060
PP100
PP160

70105
167
207
224
386
173

A5083

PP200

A6061
PP400
A5083
PPw200122
119
119122124115119

片面塗装Ps(kN)
132132133
133137120133

記号 合金種 tp( ㎛ ) TB(kN) Ps(kN)
μ0.54(0.01) PSa030
44121
118
0.56(0.02) PSa100
105
121137A5083
0.56(0.02) PSb100
107
123
133
0.55(0.03) PSc100
1081221310.55(0.02) PSa030
38126
110
0.52(0.01) PSa100
116
125131A6061
0.56(0.02) PSb100
110
126131
PSc100113
123
131

け、60 ㎛以下の場合はすべり係数 0.45

μ0.49(0.01) を確保出来ない。
0.57(0.02) ・塗膜厚が 400 ㎛程度になると導入ボ0.54(0.03)
0.54(0.02) ルト軸力が低くなり、その影響ですべ0.44(0.04) り荷重が低下する。
0.52(0.03)
0.52(0.03)
本研究の一部はアルミニウム建築構造協議会
0.53(0.02)の研究活動の一環として行われたものである。

tp: 摩擦面１面あたりの塗膜厚、TB: ボルトの導入軸力、Ps: すべり荷重、μ : 導入軸力から求めたすべり係数｛( ) 内は標準偏差｝- 参考文献 1) アルミニウム建築構造協

PP060
PP00
PP160
PP200
PP400
PPw160PP200(A6061)

80

4000.00.2
0.40.6
相対変位(mm)80
PSa030
PSa100
PSb100
PSc1004000.00.8

a. A5083、A6061（両面塗装）

120

荷重(kN)120

荷重(kN)

荷重(kN)

120図２0.20.40.6
相対変位(mm)

議会：アルミニウム建築構造
設 計 規 準・ 同 解 説 平 成 15

80

年5月

4000.82) 平井敬二、福田章、堀園

PSa030
PSa100
PSb100
PSc1000.00.20.40.6
相対変位(mm)

義昭：ジンクリッチペイントを施した高力ボルト摩擦接合

0.8部に関する研究、 日本建築学会構造系論文集

c. A6061（片面塗装） 号

b. A5083（片面塗装）

荷重 - 変位関係

第 492

1997.2

すべり係数μすべり荷重Ps(kN)

0.55

130
120

A5083(PP)A5083(PPw)
A5083(PS)
A6061(PP)
A6061(PS)

110
100
0100

200300塗膜厚さ(μm)

0.50A5083(PP)A5083(PPw)
A5083(PS)
A6061(PP)
A6061(PS)

0.450.400.35

400

0100200300
塗膜厚さ(μm)

a. すべり荷重
b. すべり係数
図３ 塗膜厚とすべり荷重・係数の関係

導入ボルト軸力TB(kN)

0.60
140

126

A5082(PP)A5083(PPw)
A6061(PP)A5083(PS)
A6061(PS)

124

122

120118116

1140400

図４100200300
塗膜厚tp（μm）

400

塗膜厚とボルト軸力の関係*1（財）ベターリビング筑波建築試験センター ( 信州大学社会人大学院生） Tsukuba Building Test Laboratory, Center for Better Living*2 信州大学工学部社会開発工学科教授・工博
Prof. ,Dept. of Architecture & Civil Engineering , Faculty of Eng. ,Shinshu Univercity Dr. Eng.
*3 千葉工業大学工学部建築都市環境学科教授・博士（工学）Prof. ,Dept. of Architecture & Civil Eng. , Faculty of Eng. , Chiba Institute of Technology Dr. Eng.
*4 東京都立大学大学院工学研究科建築学専攻助手・博士（工学） Research Assoc., Dept. of Architecture, Graduate School of Eng., Tokyo Metropolitan Univ., Dr. Eng.
*5 千葉工業大学工学部建築都市環境学科教授・工博
Prof. ,Dept. of Architecture & Civil Eng. , Faculty of Eng. , Chiba Institute of Technology Dr. Eng

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