一面摩擦とは？1分でわかる意味、二面摩擦との違い、計算、摩擦接合との関係
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一面摩擦とは、摩擦面の数が一面の摩擦接合を言います。鋼材の両面が摩擦接合となる場合は、二面摩擦です。今回は一面摩擦の意味、二面摩擦との違い、計算法、摩擦接合との関係について説明します。
※摩擦接合は下記が参考になります。
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一面摩擦とは？
一面摩擦とは、摩擦面の数が１ヶ所の摩擦接合です。下図をみてください。これが一面摩擦です。
実務では、一面摩擦のほうが一般的な接合方法です。下図は小梁の接合部です。
小梁はガセットプレートと小梁（主にH形鋼）を高力ボルトで接合しますが、一面摩擦で留めます。一面摩擦は施工が簡単かつ、比較的高い耐力がとれます。小梁、摩擦接合については下記が参考になります。
但し、接合部の耐力が足りない場合は、二面摩擦とします。二面摩擦は、一面摩擦の倍の耐力が確保できるからです。
一面摩擦と二面摩擦の違い
一面摩擦と二面摩擦は下記の違いがあります。
- 一面摩擦 ⇒摩擦面が1ヶ所の摩擦接合
- 二面摩擦 ⇒摩擦面が2ヶ所の摩擦接合
またそれぞれの特徴は下記です。
- 一面摩擦 ⇒施工が簡単
- 二面摩擦 ⇒一面摩擦の２倍、耐力がとれる
下図に一面摩擦と二面摩擦を描きました。
一面摩擦と高力ボルトの許容せん断力
一面摩擦と各径の高力ボルトの許容せん断力（F10Tで長期の値）は下記の関係です。
- M16 q＝30.2 kN
- M20 q＝47.1 kN
※短期時の値は、上記を1.5倍します。二面摩擦時の許容せん断力は一面摩擦の値を2倍すればよいです。
上記の値は、設計ボルト張力Toや高力ボルトの基準強度F、高力ボルトのネジ部の断面積Ae、摩擦係数などから算定します。
下式をみてください。これが設計ボルト張力を求める式（短期時の値）です。
- F10Tの場合 To＝0.75×F×Ae
- F8Tの場合 To＝0.85×F×Ae
Fは高力ボルトの基準強度で、F10Tの場合900N/m㎡です。またネジ部の断面積は概算で、下式で計算します。
- Ae＝0.75×Ab
Abはボルト軸部の断面積です。
さて、高力ボルトの許容せん断力は下式より計算します。
- ・設計ボルト張力×摩擦係数
高力ボルト、設計ボルト張力は下記が参考になります。
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
高力ボルトの規格では、摩擦係数を0.45以上にすることが必須です。摩擦係数は下記が参考になります。
すべり係数とは？すべり係数と摩擦係数の違い、すべり耐力とすべり試験
よって、短期時の許容せん断力ｑは下式です。
- q＝To×μ
- ＝0.75×F×0.75×Ab×μ
- ＝0.75×900×0.75×Ab×0.45
- ＝225Ab
です。
以上が、短期時の高力ボルトの許容せん断力です。これを長期時の値に直す場合、1／1.5を乗じればOKなので、長期許容せん断力は
- q＝225Ab×2／3＝150 Ab
です。Ｍ16の長期許容せん断力は、
- q＝150×201／1000＝30.2kN
です。※Ｍ16の軸断面積は201ｍ㎡（8*8*3.14＝201）
二面摩擦では、前述した摩擦係数0.45が2倍になるので、
- q＝2×（150×201）／1000＝60.4kN
です。
まとめ
今回は一面摩擦について説明しました。一面摩擦の意味が理解頂けたと思います。一面摩擦はとても一般的な接合方法です。許容せん断力と設計ボルト張力、摩擦係数との考え方を覚えておきたいですね。下記も参考になります。
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
ブラスト処理とは？1分でわかる意味、表面粗さ、目的、種類と方法
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