ボルトの強度について

ボルトの強度について
ボルトの強度計算がいまいち解りません。
下記はあるサイトの説明文です。

＞強度区分の見分け方
ボルトの上部に刻印されている数字の説明です。
例えば『4.8』と刻印されているサイズM20のボルトを例に説明します。
最初の数字『4』は引張強さを示します。
この場合は400Nになります。
引張強さとは400N/mm^2で破断するという事です。
『.』以下の数字はボルトの降伏点の割合を示します。
この場合は80%の320Nが降伏点です。
M20のボルトの断面積は、245mm^2なので強度区分4.8のボルトは
320 * 245 = 78400N(7996.8kgf)
このような値になります。
降伏点とは、ボルトに永久伸びが生じたり破断する恐れがある値です。


これは「Ｍ20のボルトは7996.8kgfが限界です。」という意味でしょうか？
Ｍ20（4.8)ボルト一本に対して約8トンももたないですよね・・。
一本当りどれくらいが許容なのか知りたいです。

No.2 ベストアンサー 回答者： domoku1943 回答日時： 2010/06/28 23:05

質問抜粋１

>降伏点とは、ボルトに永久伸びが生じたり破断する恐れがある値です。
回答１
ボルトに引張試験荷重（応力）をかけると、最初、引張試験荷重に応じて伸びます。この時点で荷重を取り除くとボルトは元に戻ります。ある点を越えて荷重をかけると永久伸びが生じボルトは荷重を取り除いても元に戻りませんね。この点を降伏点と呼びますね。
降伏点を越えて荷重をかけ続けると、ボルトは最終的に破断します。
JIS B 1051には下降伏点が規定されています。

質問抜粋２
これは「Ｍ20のボルトは7996.8kgfが限界です。」という意味でしょうか？
回答２
引張荷重とは引張試験中の最大荷重値（単位：N）を指します。その引張荷重を試験片の断面積で割ったものが引張強さになります。単位はN/mm?になります。
JIS B 1051では引張強さの最小値が強度区分ごとに規定されています。
六角ボルトの最小引張荷重（JIS B 1051表６より抜粋）
呼び径　強度区分　M12　M16　　M20
断面積（mm?)　　　　　84.3　157　　245
最小引張荷重
（Ｎ）　　3.6　　　　　27,800　51,800　　80,800（7996.8kgf/本）

質問抜粋３
＞Ｍ20（4.8)ボルト一本に対して約8トンももたないですよね・・。
回答３
8トンで切断する。回答2の通り。

質問抜粋４
＞一本当りどれくらいが許容なのか知りたいです。
回答４
一般的な設計では、降伏点、降伏強度を「材料的には内部破壊」と考えます。
さらに降伏強度を安全率で割って、許容応力度とします。大きい数値順に並べると
・引張強度＞・降伏強度＞・許容応力度となります。

＊許容応力の考え方＊
使用目的、建築、橋梁、機械、原子力、エレベーター、クレーン等、適用規格（規定）により、許容引張応力墓割りますね。通常の使用では。３～５で安全率を取れば良いと思います。規定がある場合はそれに従うことが条件ですね。

・高圧ガス保安法圧力容器
JIS B8266付表3.2では、材料SS400のボルトで最小引張強さ400N/mm2、許容引張応力で54N/mm2と規定しています。安全率＝最小引張強さ／許容引張応力＝7.4と大きな値となっていますね。

・建築学会の「鋼構造設計基準」
ボルトの許容応力度は、引張りft0=1.2t/cm2（約118MPa）、せん断τ=0.9t/cm2（約88MPa）と規定されており、引張りとせん断これらが同時に掛かる場合は、fts＝1.4×ft0－1.6×τ＝24.4（MPa）、（且つfts≦ft0）を「許容引張り応力度」と定めていますね。

回答５
以下を検索、ボルトの規定、計算事例もあります。
http://www.nmri.go.jp/eng/khirata/design/ch04/ch …

この回答へのお礼

詳しく説明していただきありがとうございます！
大変勉強になりました。今後に活かしたいと思います。
ありがとうございました。

お礼日時：2010/06/29 21:33

No.1 回答者： ys528 回答日時： 2010/06/28 22:03

建築構造屋です

建築基準法に基づいて計算を行うのであれば
材種毎に基準強度（F値）というものが定められておりまして（国交省告示2464号）
強度区分4.8のボルトであればF値は240N/mm2です。

引張強度の場合、許容応力度は短期的な荷重に対してはft=F、長期的な荷重ft=F/1.5となり、引張応力度が許容応力度以下となるように設計すればよいです。