引張り荷重を受けるボルト強度について質問です。
適正締付トルクで締付けたボルトで引張荷重(外力)を持たせる場合、
どこまでの荷重を負荷できるでしょうか?
考え方を教えて下さい。
以下のように考えていますが、あっていますでしょうか?
ボルトで負荷出来る引張荷重=降伏荷重-初期締付力(適正締付トルクでの軸力)
(例)
M10のボルト(強度区分12.9 降伏荷重6496N)を締付軸力4547Nで締付けます。
⇒ ボルトで負荷出来る引張荷重=降伏荷重6496N-締付軸力4547N
=1949N
安全率を5とすると、許容荷重は1949N÷5=389N
ご存知の方がいましたら、よろしくお願いします。
A 回答 (2件)
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No.2
- 回答日時:
許容荷重に締め付け軸力を考慮する必要はありません。
ボルトに少しずつ引っ張り荷重をかけた場合、
締め付け軸力より小さい荷重の場合は、ボルトの軸の伸びに変化がありません。締め付け軸力までは、ボルトにかかる荷重に変化がないことになります。
締め付け軸力より、わずかに大きな荷重になると、ボルトが伸び始めます。
さらに大きな荷重になると、さらにボルトが伸びて、ボルトと固定している材の間に隙間ができます。この状態では、初めの締め付け軸力に関係なく、外部の荷重だけによってボルトが伸びていると考えればよいです。
No.1
- 回答日時:
ボルトのネジ山の谷の部分での断面積と、ボルトの材質の単位面積あたりの引っ張り強度との積
あるいは、ボルトが刺さっているネジ山部分だけの断面積のせんだん応力
どちらか弱い方
安全率は、どのようなところに使われるかで色々
この回答への補足
ご回答ありがとうございます。
数値の間違いと説明が不足しておりました。
すいません。
ボルト緒元値を訂正します。
強度区分12.9のボルトで
降伏荷重 誤)6496N ⇒ 正)63661N
締付軸力 誤)4547N ⇒ 正)44561N
おっしゃる通りボルトの強度は引張荷重を谷径の断面積で割り、
引張応力から評価しています。
ただし引張荷重の考え方で締付けによる軸力を考慮に入れるかが問題です。
例えば天井にボルト(M10)を適正トルクで締付けます。
・ボルト断面積 58mm^2
・強度区分12.9のボルトの降伏応力
63661N÷58mm^2=1098N/mm^2
(引張強さ1220N/mm^2の90%)
・安全率5とすると許容応力は
許容応力=1098N/mm^2÷5=219.6N/mm^2
(1)重り荷重のみで計算した場合
仮に、これに10000Nの重りを吊るしたとします。
よく見る計算方法は
吊り荷重10000N÷断面積 58mm^2
=172.4N/mm^2 <許容応力 219.6N/mm^2
になり、このボルトの強度は問題ないことになります。
(2)締付軸力も考慮した場合
しかし、締付でボルト自体に締付軸力44561Nが発生しています。
同様に重りを吊るしたとすると引張荷重は
締付軸力44561N+吊り荷重10000N=54561N
引張荷重54561N÷断面積 58mm^2
=940.7N/mm^2 >許容応力 219.6N/mm^2
となり、このボルトはもたないことになります。
ボルトの強度計算をする際、締付軸力も考慮に入れるものなのかが
不明です。
ボルトに掛かる荷重の性質から考えると考慮すべきと思いますが、
よく見る計算方法ではこれが考慮されていません。
ご存知の方は教えて下さい。
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