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ボルトの許容せん断応力の計算と表は?1分でわかる計算、表、せん断応力度

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ボルトの許容せん断応力は、ボルトの軸断面積(またはネジ部の有効断面積)に許容せん断応力度をかけた値です。高力ボルト(F10T)の許容せん断応力度は長期時で150N/m㎡、短期時はこの1.5倍の値となります。なおネジ部の有効断面積は、軸断面積を0.75倍して大まかな値を算出できます。


今回はボルトの許容せん断応力の計算と表、せん断応力度について説明します。ボルトの許容せん断応力度、軸断面積と有効断面積は下記が参考になります。

ボルトの許容せん断応力度は?【近日公開予定】

ボルトの有効断面積は?1分でわかる意味、計算式、軸断面積との違い、せん断との関係

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ボルトの許容せん断応力の表は?

ボルトの許容せん断応力(許容せん断力)の表を下記に示します。


下表は高力ボルトの許容せん断応力の表です。

高力ボルトの鋼種 ボルトの呼び ボルト軸断面積(mm2 ボルト有効断面積(mm2 許容せん断力
1面摩擦
F8T M12 113 84.3 13.6
M16 201 157 24.1
M20 314 245 37.7
M22 380 303 45.6
M24 452 353 54.2
M27 572 459 68.6
M30 707 561 84.8
F10T M12 113 84.3 17.0
M16 201 157 30.2
M20 314 245 47.1
M22 380 303 57.0
M24 452 353 67.9
M27 572 459 85.9
M30 707 561 106


下表は材質4Tの中ボルトの許容せん断応力の表です。

呼称 ボルト軸断面積(mm2 許容せん断力(kN)
1面摩擦
M12 113 7.9
M16 201 14.1
M20 314 22.0
M22 380 26.6
M24 452 31.7

高力ボルト、中ボルトの詳細は下記が参考になります。

高力ボルトってなに?よくわかる高力ボルトの種類と規格、特徴

中ボルトとは?1分でわかる意味、規格、強度区分、戻り止め、高力ボルトとの違い

ボルトの許容せん断応力の計算は?

ボルトの許容せん断応力(許容せん断力)は、下式で計算します。


ボルトの許容せん断応力=ボルトの軸断面積(または有効断面積)×許容せん断応力度


許容せん断応力度は後述する値(F10Tの長期時は150N/m㎡)を使います。ボルトの断面積には、軸断面積と有効断面積があります。有効断面積とは、ボルトのネジ部を考慮した値です。※有効断面積の詳細は下記が参考になります。

ボルトの有効断面積は?1分でわかる意味、計算式、軸断面積との違い、せん断との関係


下図をみてください。M20のボルト(ボルトの軸径が20mm)では、軸部は直径が20mmですがネジ部は、20mmより直径が小さくなります。その分、断面積も小さいです。


図 ボルトの許容せん断応力と断面積


なおボルトの有効断面積は、軸断面積×0.75で大まかな値が算定できます。

ボルトの許容せん断応力度

高力ボルトの許容せん断応力度を下記に示します。なお短期時の許容せん断応力度は、長期の値を1.5倍すれば良いです。


F10T(長期時) ⇒ 150N/m㎡

F10T(短期時) ⇒ 225N/m㎡


F8T(長期時) ⇒ 120N/m㎡

F8T(短期時) ⇒ 180N/m㎡


なぜ上記の値になるかはボルト張力、摩擦係数などが関係しています。詳細は下記が参考になります。

ボルトの許容せん断応力度は?【近日公開予定】

設計ボルト張力とは?1分でわかる意味、計算、標準ボルト張力、高力ボルトの関係

まとめ

今回はボルトの許容せん断応力について説明しました。計算や意味が理解頂けたと思います。まずは自分で計算してみて、慣れた方は表を使いましょう。また有効断面積と断面積の違い、許容せん断応力度の求め方も理解したいですね。下記が参考になります。

ボルトの許容せん断応力度は?【近日公開予定】

ボルトの有効断面積は?1分でわかる意味、計算式、軸断面積との違い、せん断との関係

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