JPH0932814A - 高力ボルト摩擦接合用スプライスプレート - Google Patents

高力ボルト摩擦接合用スプライスプレート

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JPH0932814A
JPH0932814A JP18278595A JP18278595A JPH0932814A JP H0932814 A JPH0932814 A JP H0932814A JP 18278595 A JP18278595 A JP 18278595A JP 18278595 A JP18278595 A JP 18278595A JP H0932814 A JPH0932814 A JP H0932814A
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JP
Japan
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roughness
friction welding
hardness
splice plate
twice
Prior art date
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Pending
Application number
JP18278595A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiyuki Watabe
義之 渡部
Atsuhiko Yoshie
淳彦 吉江
Akihiko Kojima
明彦 児島
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、摩擦接合面に凹凸を有し、かつ表
面が硬いことにより、安定して高いすべり係数を発現す
る高力ボルト摩擦接合用鋼材を提供するものである。 【解決手段】 スプライスプレートの摩擦接合面のボル
ト穴を中心にしたボルト径の2倍以上の領域が、被接合
母鋼材の摩擦接合面の粗度の2倍以上で、かつ十点平均
粗さRzが200μm以上の粗度を有し、さらにその領
域内の表面から0.5mm以上の硬さが被接合母鋼材の
表面硬さの2倍以上である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は高力ボルト摩擦接合
用スプライスプレートに関するもので、建築、橋梁など
における鋼構造物の摩擦接合部に利用できる。本発明鋼
材を用いることにより安定して高い摩擦接合面のすべり
係数が得られ、鋼構造物の安全性を高めることができ
る。
【0002】
【従来の技術】高力ボルト摩擦接合において、日本建築
学会の設計施工指針では、接合耐力上重要となる摩擦面
は、黒皮除去された良好な赤錆面で、すべり係数が0.
45を上回る処理を施し、また、すべり係数はすべり耐
力試験により確認する必要があるとされている。通常、
良好な赤錆状態であればすべり係数は0.45を上回る
ことが知られており、すべり耐力試験は省略される場合
が多い。
【0003】赤錆状態のすべり係数は0.6程度の値が
得られることもあるが、環境因子や鋼材組成などにより
錆生成状態が異なるためバラツキが大きく、すべり係数
は0.45として設計されているようである。摩擦接合
面のすべり係数は接合耐力上高いほど好ましいことは明
らかであり、特開昭51−52628号公報では接合面
に施工前に凹凸をつけたり、特開平1−206104号
公報では接合面に耐食性金属を溶射して高い摩擦抵抗を
発生させている。しかし、摩擦接合面のすべり係数は鋼
材表面の粗さの増大に伴って高くなる傾向にあるが、表
面粗さを増してもある値以上にはならないという問題が
あった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ボルト穴の
回りの摩擦接合面に十分な粗度と表面硬さを有すること
により、安定して高いすべり係数を発現する高力ボルト
摩擦接合用スプライスプレートを提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、高力ボ
ルト摩擦接合において、スプライスプレートの摩擦接合
面のボルト穴を中心にしたボルト径の2倍以上の領域
が、被接合母鋼材の摩擦接合面の粗度の2倍以上で、か
つ十点平均粗さRzが200μm以上の粗度を有し、さ
らにその領域内で表面から0.5mm以上の硬さが被接
合母鋼材の表面硬さの2倍以上である高力ボルト摩擦接
合用スプライスプレートである。
【0006】なお、ここで十点平均粗さとはJIS規格
B0601に規定された表面粗さをいう。
【0007】
【作用】鋼材(スプライスプレート)のすべり係数を高
めるためには、ショットあるいはグリッドブラストなど
により摩擦接合面の表面粗さを増す方法が一般的であ
る。しかし、ブラスト処理などでは表面粗さは、鋼種や
ショット粒の種類などにもよるがRzで高々150μm
程度であり、これによるすべり係数の増加には自ずと限
界がある。また、本発明者らの研究によれば、同一の表
面粗さですべり係数を高めるためには、摩擦接合面の硬
さ(表面硬さ)を高めることが必要である。すなわち、
スプライスプレートの摩擦接合面に、被接合母鋼板に対
して適切な粗度を施し、かつ表面硬さを上げることで高
すべり係数を顕著に向上させることを見出し、本発明に
至った。
【0008】以下、本発明について説明する。すべり係
数の観点からはスプライスプレート摩擦接合面の粗度が
大きく、表面硬さは高いほど良い。まず、摩擦接合面の
粗度の付け方は、ローレットロールのような凹凸の付い
たロールによる転写(転造)、切削などの機械加工、レ
ーザーまたはプラズマによる加工、放電加工、あるいは
エッチングのような化学的方法などがあり、どのような
方法によっても良い。この時の粗度は、積極的にすべり
係数を高めるため、被接合母鋼板の表面粗度に対して相
対的に粗いことが本発明の重要なポイントとなる。これ
は、相対的に粗い粗度を有するスプライスプレートが被
接合母鋼板表面に食い込み、アンカー効果によってすべ
り係数を高めるものと考えられ、これらの効果を顕著に
発揮するためには、スプライスプレートの摩擦接合面の
表面粗度は被接合母鋼板の表面粗度の2倍以上とする必
要がある。ただし、粗度が2倍以上あってもブラスト処
理などにより容易に付け得る粗度程度では、すべり係数
を顕著に改善することはできないため、粗度の絶対値を
Rz200μm以上とした。粗度(Rz)は大きいほど
すべり係数が高くなるが、1.0mmを超えるとすべり
係数の顕著な向上が認められないのに加え、粗度付与が
困難になるため、実質上の粗度(Rz)の上限は1.0
mmである。なお、同一粗度であっても、凹凸に規則性
がある方がすべり係数は高い傾向にあり、例えば図1に
示すような角錐形、山形などが最も良く、さらにその先
端は鋭い程好ましい。
【0009】上記粗度を付与すべき領域は、スプライス
プレートの摩擦接合面全面である必要はなく、ボルト穴
を中心としたボルト径の2倍以上あれば良い。これは、
ボルト接合時のボルトの軸力が及ぶ範囲から限定したも
ので、ボルト径の2倍以上の領域まで粗度を付与しても
すべり係数への寄与は少ないためである。ただし、ボル
ト穴位置によっては、ボルト径の2倍の範囲がスプライ
スプレートのエッヂにかかる(はみ出す)場合にはこの
限りではない。
【0010】次に、上記のように摩擦接合面の表面粗度
を増しただけではすべり係数を顕著に向上させることは
できず、表面硬さをも増す必要がある。これは、被接合
母鋼板に食い込ませるというアンカー効果を最大限発揮
するために必要となるもので、被接合母鋼板の表面硬さ
の2倍以上は必要である。逆に硬さが2倍未満では、食
い込みが不十分であったり、付与した凹凸(粗度)がつ
ぶれてしまい、粗度の効果が十分に発揮されない。ここ
で表面硬さとは、被接合母鋼板およびスプライスプレー
トとも該鋼板およびプレート断面において最表面から
0.5mmまでの深さにおける硬さを言い、0.1mm
ピッチで荷重200gで測定したビッカース硬さ(H
v)で表示される。本発明では、スプライスプレート表
面のみの硬さを高めただけではスプライスプレート摩擦
接合面が被接合母鋼板への食いこみおよびアンカー効果
は不十分であるとの考え方に基づき、前記部位を含めた
スプライスプレート摩擦接合面の全断面における被接合
母鋼板への食いこみおよびアンカー効果と硬さとの関係
を探索したところ、スプライスプレート摩擦接合部の最
表面から0.5mm以上の部位においてもその硬さを被
接合母鋼板の表面硬さの2倍以上とすれば前述の粗度と
相まって高い食いこみ効果およびアンカー効果が達成さ
れ、かつ高すべり係数を顕著に向上させることが出来
た。上限は特に規定しないが、鋼の組成により自ずと限
界がある。なお、この硬さは表面から0.5mm以上あ
れば鋼材全断面にわたる必要はなく、ボルトの穴あけ加
工などを考慮すると表面のみ硬いことがむしろ好まし
い。
【0011】表面硬さを増す方法には、一般的には焼入
れ処理が最も簡単であるが、表面の凹凸をレーザー加
工、放電加工などによって付ける場合には、加工時の局
部的な入熱とその後の冷却によって表面のみ焼きが入
り、焼入れ処理が不要となる場合もある。表面粗度は焼
入れ処理前後のいずれの状態で付与しても良いが、切削
などの機械加工やローレットロールによる転造による場
合には焼入れ処理前が容易であることは自明である。焼
入れの際、必要に応じ浸炭、窒化による表面硬化処理を
併用することによって効果的に表面硬化させることがで
きる。
【0012】また、圧延ロールによって表面に粗度付与
を施す場合(転写・転造による凹凸加工)には、粗度付
与のみを目的として冷間または温間で加工してもよい
が、鋼材圧延ライン上の圧延最終パスで熱間で加工する
のが最も効率がよく、圧延後直ちに冷却(焼入れ)する
ことで表面を硬化させることが可能であり、安価でかつ
大量生産のためには最も好ましい。
【0013】このほか、すでに所要の表面硬さを有する
十分な高張力鋼を用いれば、表面硬化処理を行うことな
く、表面粗度付与のみで本願発明の要件を満たすことが
できる。
【0014】
【実施例】表1は本願発明の有用性を例示するために用
いた被接合母鋼板とスプライスプレートの組み合わせと
その結果としてのすべり係数を示したものである。
【0015】
【表1】 実施例1〜15は本発明例、実施例16〜22は比較例
である。表1には、各々の摩擦接合面の表面粗度(R
z)および表面硬さに加え、スプライスプレートにおい
ては表面粗度付与方法、表面硬化方法を併記した。スプ
ライスプレート側の表面粗度付与面積は、特に断りのな
い限り摩擦接合面全面とした。また、表1中の表面硬さ
とは、最表面から0.1mm下から0.5mmまで0.
1mmピッチで荷重200gで測定したヴィッカース硬
さの平均値である。表1の組み合わせで図2に示すよう
な試験体を用いてすべり係数を測定した。測定に当たっ
ては、被接合母鋼板1、治具プレート4は同一鋼板(S
S400またはSM490鋼)、ボルト3はF10Tを
用い、スプライスプレート2に本発明による表面粗度お
よび硬度を付与した。
【0016】実施例1〜15は、いずれも本発明の範囲
内にある摩擦接合面の表面粗度(Rz)、表面硬さを有
するため、0.9以上の高いすべり係数を発現してい
る。表面硬化は主として表面粗度付与後のオフライン焼
入れ、または粗度付きロールによる熱間での転写後直接
焼入れとした。一部レーザーによる表面凹凸加工ままで
行った(実施例5、7、8)が、これはレーザーの出力
を適正に調節することにより表面から所要硬化深さ
(0.5mm以上)を得ることができる例を示すもので
ある。以上の結果は、表面粗度付与方法、表面硬化方法
には特に依存しないことを示すものである。
【0017】これに対して比較例16〜22では、本発
明の構成要素であるスプライスプレートの摩擦接合面の
表面粗度(Rz)、表面硬さ、粗度付与面積のいずれか
一つまたは複数が本発明の範囲を逸脱しているためにす
べり係数が概して低い。
【0018】
【発明の効果】本発明により、安定して高いすべり係数
(0.9以上)を容易に得ることが可能になった。その
結果、建築、橋梁分野などにおいて、高力ボルト摩擦接
合部の信頼性を高める構造部材として提供することがで
き、その工業的価値は大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による摩擦接合面の凹凸形状を示す模式
図で、(a)は角錐形、(b)は山形の形状を示したも
のである。
【図2】本発明で使用するすべり係数測定のための試験
体の側面図である。
【符号の説明】
1…被接合母鋼板 2…スプライスプレート 3…ボルト 4…治具プレート

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高力ボルト摩擦接合において、スプライ
    スプレートの摩擦接合面のボルト穴を中心にしたボルト
    径の2倍以上の領域が、被接合母鋼材の摩擦接合面の粗
    度の2倍以上で、かつ十点平均粗さRzが200μm以
    上の粗度を有し、さらにその領域内で表面から0.5m
    m以上の硬さが被接合母鋼材の表面硬さの2倍以上であ
    ることを特徴とする高力ボルト摩擦接合用スプライスプ
    レート。
JP18278595A 1995-07-19 1995-07-19 高力ボルト摩擦接合用スプライスプレート Pending JPH0932814A (ja)

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20010626