ボルトの締付トルクと耐荷重の関係

ボルトの選定で悩んでいます。
2つの部品をボルトで締結し、１つはベースに固定、
もう１つには引っ張り荷重が掛かります。
この引っ張り荷重に耐えられるボルトを選定したいのですが
ボルトの締め付けトルクを大きくすると
耐荷重は小さくなると考えなければなりませんか？
逆に言うと強く締めなければ小さいボルトでOKということに？
よろしくお願いします。

No.1 回答者： fnfnnis3 回答日時： 2015/05/28 20:28

引っ張り強さだけについてなら、その通りですね。

例えば鉛直に2部品を繋いで上部固定、下部に鉛直過重なら
ナットの山がまともに掛っている状態で締めなければ、
ボルトの引っ張り耐力一杯まで使えます。

しかし実際には接合のピン、リジッドや連続性などを期待したいですよね。
そのためには規定トルクで締める必要があります。
特に昨今では耐震性能を求められますから、接合が不完全では計算のしようが有りません。
当然、固有周期は間違いなく長くなり、よわよわ状態です。
勿論ゆるみも心配ですね。
単なるロッドとしての使用になって仕舞い、
それこそ高張力などを使う意味がなくなってしまいます。

この回答へのお礼

ご丁寧にありがとうございます。
荷重が繰り返しで掛かるため、やはりトルクはがっちり掛けておく必要があります。
ネジ山のせん断、ボルト軸のせん断は計算上問題ないとしているのですが、
引張だけ、締付トルクによる軸力を差し引くと、
安全率5がほしいのですが2.5程度にしかなりません。
スペースがないので小径ボルトにしようと思っているのですが
それでもまだ強度不足です。
放射状に16本配置しているのですが、それを倍にするのも無理でしょうね。
全体の設計を見直してみます。

お礼日時：2015/05/29 08:12

No.2 回答者： fnfnnis3 回答日時： 2015/05/29 11:42

No1です。

＞強く締めなければ小さいボルトでOK
って事はあり得ませんが、
規定トルクで締めた時の軸力までは荷重をかけられませんか？
そこまでは掛らないと、プレストレス工法とかが成り立たないですよね。
むしろ、剪断、曲げ等を加味した応力検討が必要ではないでしょうか？
応力/許容＋応力/許容＋・・・＜１
安全率を5に取るなら1ではなく0.2かな？

この回答へのお礼

規定トルクによって降伏荷重のほぼ半分の軸力が発生しますので
残りの約半分のさらに1/5(安全率5)、つまり降伏荷重の約1割しか
掛けられないという計算になりませんか？
安全率はミスミHPのアンウィンの安全率を参考にしています。
http://jp.misumi-ec.com/maker/misumi/mech/specia …

お礼日時：2015/05/29 13:33

No.3 ベストアンサー 回答者： mapascal 回答日時： 2015/05/29 11:54

内力係数によりますね。

（内力係数＝ボルト軸力の変化／ボルト締め付け体に掛かる引っ張り外力）

内力係数が０．１位だと、一般的には疲労強度を上げるために、締め付けトルクは高い方が良いと云われています。（締め付け時にボルトが降伏しない範囲、または、座面が陥没しない範囲で。）

しかし、内力係数が０．５位だと、荷重がかかった時にボルトが静的破断することを考慮に入れて締め付けトルクを決定する必要があります。しかし、その範囲いっぱい程度で締め付けるべきです。

この回答へのお礼

よく理解できなかったので内力係数で調べてみました。
なるほど、引張が掛かると締め付けてる部材自体が緩むから
単純に締付時の軸力と引張荷重を足した物が不可となるわけではないんですね。
別で疑問に思っていたこともすっきりしました。
ありがとうございます。
ですが、これはこれで計算が一気に複雑になりそうですね ξ(+_+)
頑張ります！

お礼日時：2015/05/29 13:50