摩擦面処理のポイント2つと、摩擦面処理の種類

この記事の要点

摩擦面処理とは、鉄骨の高力ボルト接合部の接合面を粗くして、すべり耐力を確保する施工のことです。

高力ボルト摩擦接合は、ボルト軸力と接合面の摩擦力によって力を伝達します。

代表的な処理方法はブラスト処理と赤さびです。

ブラスト処理後は表面粗さ50μmRz以上が必要で、すべり係数0.45以上を確保しなければなりません。

摩擦面処理をご存じでしょうか。構造設計に詳しい人なら当たり前のことですが、意匠の方ましてや一般の方は知らない人が多いでしょう。今回は、摩擦面処理がわかる2つのポイントと、摩擦面処理の種類を説明します。

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摩擦面処理ってなに？

摩擦面処理とは、「鉄骨部材の高力ボルト接合部の表面をザラザラにすること」です。

下図をみてください。大梁と小梁の接合部を示しました。茶色部分が大梁と小梁です。赤色がガセットプレートと小梁を高力ボルトで接合する部分です。

大梁と小梁の接合部

高力ボルト接合は、ボルトに強力な張力を導入し接合されたプレートと鋼材表面の「摩擦力」によって力を伝達します。※摩擦接合や高力ボルト接合については、下記の記事が参考になります。

摩擦接合と支圧接合の違い

高力ボルトとは？読み方・種類（F10T・S10T）・規格・摩擦接合の特徴

摩擦力は、表面がツルツルしていると全く効きません（これはイメージが湧くでしょう）。例えばスケートリンクや凍った雪の上では、足がツルツル滑りますよね？これは凹凸がなくなり、靴裏との摩擦力が無くなるためです。

鋼材は、元々はザラザラしていません。どちらかと言えば、ツルツルしています。この「ツルツル」「ザラザラ」という凹凸の度合いは、専門的に「摩擦係数」という指標で表します。

つまり摩擦面処理は、摩擦係数を高める処理のことです。

摩擦面処理の大切なポイント2つ

摩擦面処理の大切なポイントは2つあります。

１．通常の高力ボルト摩擦接合では、すべり係数0.45以上を確保すること
２．高力ボルトを締める範囲は摩擦面処理をすること

１つめは、通常の高力ボルト摩擦接合では、すべり係数0.45以上を確保することです。これを満たさない摩擦面では、高力ボルト摩擦接合として必要なすべり耐力を発揮しにくくなります。

２つめは、高力ボルトを締める範囲は摩擦面処理をすることです。当然と言えば当然ですが、万が一処理されなかったら大変です。例えば鉄骨の製品検査で、高力ボルト接合部の範囲は摩擦面処理が施されているか確認します。

また、摩擦面処理をした後に溶融亜鉛メッキ処理をした鋼材は0.1～0.3程度の摩擦係数しか得られないという報告があります（先に摩擦面処理をすると、効果が薄れます）。

対処方法として、溶融亜鉛メッキ処理をした後（先に溶融亜鉛メッキをする）に、各メーカーによる摩擦面処理を施して、必要なすべり係数を確認します。溶融亜鉛メッキ面は通常の黒皮除去・赤さび面・ブラスト面とは扱いが異なるため、設計図書や仕様書の条件を確認することが大切です。※溶融亜鉛メッキは下記が参考になります。

溶融亜鉛メッキとは？すぐに分かる特徴や規格、溶融亜鉛メッキボルト