ボルトのせん断強度は、ボルトが断面積に沿って破壊される前に耐えられる最大の横方向力です。.
ボルトのせん断強度の計算を誤ると、ファスナーの破損につながる可能性があります。これは、損傷や危険な事故につながります。.
この記事では、ボルトのせん断強度の定義、計算方法、および接合部における特定の荷重に対するボルトグレードの選択について説明します。.
ボルトのせん断強度とは？
の部品を接続するボルトに加えられ、それらを互いに滑らせようとする力は、せん断として経験されます。.
せん断では、引張とは異なり、荷重はボルトの軸に平行に加えられますが、せん断では荷重はボルトの軸に垂直に加えられます。.
ほとんどのボルトには、指定されたせん断強度はありません。ボルトのせん断強度は、 引張強度 ボルトの.
よく知られた比率から計算されます。.
せん断強度と引張強度の違い：主な相違点
よく受け入れられている方程式を使用し、AISCおよびEurocode 3の仕様と一致して、せん断と最小引張強度の比率は約60％に設定されています。.
これら2種類の強度は、異なる破壊方法を測定します。.
引張強度は、軸方向引張応力下でのボルトの破壊に対する抵抗を測定します。一方、せん断強度は、ボルトのシャンクのせん断変形に対する抵抗を測定します。.
どちらの値も重要ですが、接合部の構成によって異なります。内部圧力荷重下のフランジボルトは引張荷重を受けます。.
重ね継手や梁に取り付けられたブラケットは、ボルトにせん断荷重をかけます。多くの実際の組み立てでは、両方が組み合わされているため、エンジニアは複合荷重がかかる場合に相互作用式を使用します。.
グレード別ボルトせん断強度
調達目的では、ボルトの引張強度チャートが主な参照資料となります。せん断能力は、ほとんどのボルトのデータシートで個別に指定されるのではなく、その値から導き出されます。 下の表は、一般的なメートル法およびインペリアル法の. ボルトグレード.
| グレード | 標準 | の最小引張強度、導出されたせん断強度、および一般的な用途を示しています。せん断値は最小引張強度の60％で計算されます。 | 最小引張強度（MPa） | 典型的な使用法 |
|---|---|---|---|---|
| 4.8 | ISO 898-1 | 420 | 252 | 導出せん断強度（MPa） |
| 8.8 | ISO 898-1 | 800 | 480 | 軽構造、一般組み立て |
| 10.9 | ISO 898-1 | 1040 | 624 | 構造用鋼、機械 |
| 12.9 | ISO 898-1 | 1220 | 732 | 自動車、重機械 |
| 高荷重、精密組み立て | グレード5 | 827 | 496 | SAE J429 |
| グレード 8 | グレード5 | 1034 | 620 | 一般産業用、インペリアル |
| 構造用、駆動系、高応力 | A325 | 827 | 496 | ASTM F3125 |
| 構造用鋼接合部 | A325 | 1034 | 620 | A490 |
グレード別ボルトせん断強度チャート（ISO 898-1 / SAE J429 / ASTM F3125）.
このボルト強度チャートは、産業用および構造用アプリケーションで最も頻繁に使用されるグレードを対象としています。.
ボルトのせん断強度の計算方法
すべてのサイズとサブグレードにわたる詳細なボルト引張強度チャートについては、メートル法の場合はISO 898-1、インペリアル法の構造用グレードの場合はASTM F3125を参照してください。
ボルトの片面せん断能力の基本式は次のとおりです。
せん断能力 = 0.6 x Fub x As.
例
ここで、Fubは最小引張強度（MPa）、Asはボルトの応力面積（mm²）です。.
M16グレード10.9ボルトの応力面積は157 mm²、最小引張強度は1,040 MPaです。.
この数値は、安全係数を適用する前の、ボルト1本の理論的な片せん断耐力を表します。.
構造設計では、Eurocode 3 は 1.25 の部分安全係数を適用します。これにより、このボルトの設計せん断抵抗は実際には約 78 kN に低下します。.
インチねじボルトの場合、同じ計算式が、ポンド毎平方インチ（psi）の引張強度と平方インチの応力面積を使用して適用されます。.
応力面積が 0.1419 in²、引張強度が 150,000 psi の 1/2 インチ Grade 8 ボルトは、片せん断耐力が約 0.6 x 150,000 x 0.1419 = 12,771 lbf となります。これは約 12.8 kips です。.
片面せん断 vs 両面せん断
接合部のせん断面数により、各ボルトの実効耐力は大きく変化します。.
片面せん断
片せん断接合部では、ボルトは 1 つのせん断面を横切ります。2 枚のプレートが重なり、ボルトで接続された単純な重ね継手は、典型的な片せん断構成です。各ボルトは、1 つの断面積全体にわたって加えられた荷重に抵抗します。.
両面せん断
二重せん断接合部では、ボルトは 3 枚のプレート（内側の部材 1 枚と外側の部材 2 枚）を貫通します。.
これにより 2 つのせん断面が形成され、ボルトは 2 つの断面積全体にわたって同時に荷重に抵抗します。これにより、同じボルト径とグレードの場合、ボルトのせん断耐力が実質的に 2 倍になります。.
ガセットプレート接続、フォークピンジョイント、および一部の梁と柱の接続では、ボルト数を削減したり、より小径のファスナーを使用したりするために、二重せん断構成が使用されます。二重せん断の耐力を計算する場合、片せん断値を 2 倍します。.
せん断荷重に適したボルトグレードの選び方
- このグレード10.9のホイールハブボルトは、高強度鋼40Crまたは35CrMoから製造されており、優れた耐食性と堅牢性を実現する黒色酸化物仕上げが施されています。.
グレードの選択は、ボルトあたりの設計せん断荷重を計算し、次に適用される必要な安全係数で十分な耐力を提供するグレードに一致させることから始まります。.
選択を絞り込むためのいくつかの実用的なガイドラインがあります。
AISC に従った一般的な構造用鋼接合部の場合、A325 または A490 ボルトが標準です。A490 は、A325 ではより多くのボルトが必要となる高荷重接合部に適しています。.
Eurocode 3 に従ったメートル法構造用途では、Grade 8.8 がほとんどの標準接合部をカバーします。Grade 10.9 は、接合部の形状がボルト数または径を制限する場合に使用されます。.
For 自動車および精密機械では、Grade 10.9 または 12.9 の高張力ボルトが振動の激しい環境に対応します。これは、低グレードでは緩みを防ぐために、より厳しいトルク管理またはロック機能が必要となる場合です。 材料はグレード番号以外にも重要です。二相ステンレス鋼または合金鋼の高張力ボルトは、.
せん断耐力も両方満たす必要があります。これは特に海洋、化学、エネルギー用途で重要です。 耐食性を検証します CNXD は、炭素鋼、合金鋼、特殊合金の Grade 8.8 から 12.9 までの高強度ボルトを供給しています。IATF 16949 品質文書と完全な材料トレーサビリティを備えています。.
カスタムサイズおよび非標準のねじ形状も利用可能です。荷重支持用途評価用のサンプルをリクエストするには、CNXD にお問い合わせください。.
ファスナーおよびボルトメーカーの世界ランキングには、ITW、Wurth Group、Fastenal、および CNXD のような業界で有名な企業が含まれています。量産能力から.
