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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。

摩擦接合と支圧接合の違い

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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。

一面摩擦


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。

小梁ってなに?1分で分かる小梁の特徴と目的、種類

摩擦接合と支圧接合の違い


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。


またそれぞれの特徴は下記です。



下図に一面摩擦と二面摩擦を描きました。

一面摩擦と二面摩擦

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。


※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。


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。

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。


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

高力ボルトってなに?よくわかる高力ボルトの種類と規格、特徴


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。


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


です。M16の長期許容せん断力は、


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、

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。

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