JP2004183817A - 飛散防止性に優れた高力ボルト - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は供用中の遅れ破壊により破断し、飛散することを防止する機能を有する土木構造物などに用いられる高力ボルトを提供する。
【解決手段】高力ボルトの内部軸方向に、該高力ボルト素材より伸びが大きく、両端部のそれぞれで端部近傍から端部に向かって漸次断面積が増大する素材を備え、若しくは高力ボルトの両端部は該高力ボルト素材より伸びが大きい素材の定着部により形成され、高力ボルト素材より伸びが大きい素材２は、金属材料の場合、破断伸び１５％以上、好ましくは２０％程度で、靭性は０℃におけるシャルピー吸収エネルギが２７Ｊ以上、好ましくは４７Ｊ以上で、降伏比８０％以下とすることが望ましく、粘弾性材料とする場合、破断時に伸び過ぎないように破断伸び２０％程度で、靭性に優れたものとし、更に必要に応じて、前記素材中にひずみ検出用センサが軸方向に連続的に配置する。
【選択図】 図１
【解決手段】高力ボルトの内部軸方向に、該高力ボルト素材より伸びが大きく、両端部のそれぞれで端部近傍から端部に向かって漸次断面積が増大する素材を備え、若しくは高力ボルトの両端部は該高力ボルト素材より伸びが大きい素材の定着部により形成され、高力ボルト素材より伸びが大きい素材２は、金属材料の場合、破断伸び１５％以上、好ましくは２０％程度で、靭性は０℃におけるシャルピー吸収エネルギが２７Ｊ以上、好ましくは４７Ｊ以上で、降伏比８０％以下とすることが望ましく、粘弾性材料とする場合、破断時に伸び過ぎないように破断伸び２０％程度で、靭性に優れたものとし、更に必要に応じて、前記素材中にひずみ検出用センサが軸方向に連続的に配置する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は土木構造物などに用いられる高力ボルトに関し、特に供用中の遅れ破壊により破断し、飛散することを防止する機能を有するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、少数主桁橋梁などに用いられる極厚高張力鋼板による現場継手では、導入軸力を確保するためＦ１１Ｔ（引張強度１１００から１３００Ｎ／ｍｍ２）以上の強度を有する高強度な高力ボルトの使用が検討されている。
【０００３】
しかしながら、高力ボルトの場合、強度が上昇するにつれ遅れ破壊が生じやすくなり、破断した場合の飛散落下により通行人や自動車などを損傷することが懸念される。
【０００４】
高力ボルトの遅れ破壊を防止するため、材質の観点からは多数の提案がなされているが、ボルト形状などの工夫により遅れ破壊特性を改善させる提案は少ない。
【０００５】
特許文献１は、高強度鋼材からなる高力ボルトの内部軸方向に、高強度鋼材より遅れ破壊が生じにくく伸びの大きな素材を配置したものに関し、高強度鋼材がボルトとしての強度を負担し、内部に配設した伸びの大きな素材が遅れ破壊によりボルトが破断した際の落下を防止することが記載されている。
【０００６】
図８は特許文献１記載の発明の一実施形態を示すもので中心軸に光ファイバーケーブルを配設したものが開示されている。
【０００７】
【先行特許文献１】特開平５−１７２１２７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高い引張応力下におかれた高力ボルトに遅れ破壊が生じると開放力として大きな軸方向引張力が生じボルトが飛散する場合があり、特許文献１記載の発明に係るボルトでは、ボルトの飛散はボルトと内部軸方向に配設された素材との付着力によって防止される。
【０００９】
従って、ボルト頭部に近い場所で遅れ破壊が生じると、飛散しようとするボルトと内部に配設された素材との付着面が少なく飛散を防止できない場合も懸念され、また、内部に配設される素材と高力ボルトとの付着面積を増大させるため素材径を大きくすると高力ボルトとしての引張耐力が低下し、経済性が損なわれるなどの問題が生じる。
【００１０】
そこで、本発明は、高力ボルトの遅れ破壊がボルト頭部近傍などの端部近傍で生じた場合であっても確実に開放力によるボルトの飛散を防止することが可能な高力ボルトを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下の手段により達成される。
１．高力ボルトの内部軸方向に、該高力ボルト素材より伸びが大きく、両端部のそれぞれで端部近傍から端部に向かって漸次断面積が増大する素材を備えたことを特徴とする飛散防止性に優れた高力ボルト。
２．前記素材中にひずみ検出用センサが軸方向に連続的に配置されていることを特徴とする飛散防止性に優れた高力ボルト。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は請求項１記載の発明の一実施形態に係る高力ボルトを示すもので、（ａ）はボルト頭部の正面図、（ｂ）は軸方向断面図を示し、該高力ボルトは高力ボルト鋼材部１、該高力ボルト素材より伸びが大きい素材２を備え、高力ボルト鋼材部１にネジ部４を設け、該高力ボルト素材より伸びが大きい素材２は高力ボルト全長に亘って内部中心軸（軸芯）に配設され、その端部近傍から端部にかけてその断面積が増大し、楔状をなす定着部３ａ，３ｂを備えている。
【００１３】
図２は高力ボルト長手方向における該高力ボルト素材より伸びが大きい素材２の径方向断面積が一定となっている定常部の断面図、図３は高力ボルト端部で該高力ボルト素材より伸びが大きい素材２の径方向断面積が増大した部分の断面図を示す。
【００１４】
本発明では高力ボルトの破断による開放力を受け止め、飛散落下を防止できる程度に、定着部３ａ，３ｂを楔状になせば良く、特にその寸法、形状は規定せず適宜決定する。
【００１５】
図４は請求項１記載の発明の他の実施形態を示すもので、該高力ボルトは高力ボルト鋼材部１、該高力ボルト素材より伸びが大きい素材２を有し、高力ボルト鋼材部１にネジ部４を設けられ、該高力ボルト素材より伸びが大きい素材２は高力ボルト全長に亘って内部中心軸（軸芯）に配設され、その端部近傍から端部にかけてその断面積が増大し、高力ボルトの両端部は該高力ボルト素材より伸びが大きい素材２の定着部３ｃ，３ｄにより形成されている。
【００１６】
高力ボルト素材より伸びが大きい素材２は、金属材料の場合、破断伸び１５％以上、好ましくは２０％程度で、靭性は０℃におけるシャルピー吸収エネルギが２７Ｊ以上、好ましくは４７Ｊ以上で、降伏比８０％以下とすることが望ましく、粘弾性材料とする場合、破断時に伸び過ぎないように破断伸び２０％程度で、靭性に優れたものとすることが好ましい。
【００１７】
図５は本発明の一実施形態に係る高力ボルトの作用効果を説明する図で、橋梁の鋼桁部にナット５により装着された高力ボルト１１が遅れ破壊により破断した場合、ネジ部４によりナット５に螺合された部分とボルト頭部１２を有する部分は開放力により反対方向に飛散分離しようとする。
【００１８】
一方、高力ボルト素材より伸びが大きい素材２は破断しないから、高力ボルト鋼材部１との付着力および楔状の定着部３ａ，３ｂにより破断したボルトの飛散を防止する。
【００１９】
特に、高力ボルトにおける破断位置がボルト端部近傍であって付着力による飛散防止が期待できない場合であっても定着部３ａ，３ｂが楔状のため飛散は防止される。
【００２０】
尚、本発明に係る高力ボルトは、高力ボルト素材や該高力ボルトより伸びの大きい素材を同心円状に配置したビレットを用いて製造可能であるが、特にその製造方法を限定するものでない。
【００２１】
図６は請求項２記載の発明に係る高力ボルトの一実施例を示すもので、高力ボルト素材より伸びが大きい素材２内部にひずみ検出用センサを軸方向に連続的に配置する。
【００２２】
高力ボルト鋼材部１と高力ボルト素材より伸びが大きい素材２との付着力、および高力ボルト両端部の定着部３ａ，３ｂにより、両者は一体として変形するから高力ボルト素材より伸びが大きい素材２のひずみから高力ボルト内部に生じるひずみを直接かつ全長にわたって精度良く計測することが可能となる。
【００２３】
高力ボルトの軸力とひずみの関係を予め実験等で求めておくことにより、実構造物に適用した際の高力ボルトの軸力を推定することが可能となる。
【００２４】
図７は鋼桁の継手部７の高力ボルトの一部または全部に上記高力ボルトを適用した例を示し、経年変化に伴う高力ボルトの軸力低下度の把握や破断の予知などを含め継手部の健全度を調べることができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、高力ボルトの飛散を防止する素材が軸方向に連続的に配置され、且つ該素材は定着部を有しているため、高力ボルト頭部とボルト固定用ナット間で破断した高力ボルトが軸方向にすっぽ抜けて飛散するのを確実に防止することが可能で、ボルトの飛散落下に起因する事故を未然に防止し、産業上極めて有用である。
【００２６】
また、定着部を設けて軸方向に連続的に配置した素材に生じるひずみを計測することにより高力ボルト内部に生じるひずみを直接且つ全長にわたって精度良く検出することができるので、供用後の経年変化に伴う高力ボルトの軸力低下度の把握や破断の予知などが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１記載の発明の一実施形態に係る高力ボルトで、（ａ）はボルト頭部の正面図、（ｂ）は軸方向断面図を示す。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図。
【図４】請求項１記載の発明の他の実施形態に係る高力ボルトを示す図。
【図５】請求項１記載の発明の作用効果を説明する図。
【図６】請求項２記載の発明の一実施形態に係る高力ボルトの軸方向断面図。
【図７】請求項２記載の発明の一実施形態に係る高力ボルトの適用状況を模式的に示す図。
【図８】従来例を示す図
【符号の説明】
１ 高力ボルト鋼材部
２ 高力ボルトより伸びが大きな素材
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ 定着部
４ ネジ部
５ ボルト固定用ナット
６ ひずみ検出用センサ
７ 鋼桁継手部
８ 計測装置
９ 光ファイバーケーブル
１０ 発光体
１１ 本発明の一実施形態に係る高力ボルト
１２ ボルト頭部
【発明の属する技術分野】
本発明は土木構造物などに用いられる高力ボルトに関し、特に供用中の遅れ破壊により破断し、飛散することを防止する機能を有するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、少数主桁橋梁などに用いられる極厚高張力鋼板による現場継手では、導入軸力を確保するためＦ１１Ｔ（引張強度１１００から１３００Ｎ／ｍｍ２）以上の強度を有する高強度な高力ボルトの使用が検討されている。
【０００３】
しかしながら、高力ボルトの場合、強度が上昇するにつれ遅れ破壊が生じやすくなり、破断した場合の飛散落下により通行人や自動車などを損傷することが懸念される。
【０００４】
高力ボルトの遅れ破壊を防止するため、材質の観点からは多数の提案がなされているが、ボルト形状などの工夫により遅れ破壊特性を改善させる提案は少ない。
【０００５】
特許文献１は、高強度鋼材からなる高力ボルトの内部軸方向に、高強度鋼材より遅れ破壊が生じにくく伸びの大きな素材を配置したものに関し、高強度鋼材がボルトとしての強度を負担し、内部に配設した伸びの大きな素材が遅れ破壊によりボルトが破断した際の落下を防止することが記載されている。
【０００６】
図８は特許文献１記載の発明の一実施形態を示すもので中心軸に光ファイバーケーブルを配設したものが開示されている。
【０００７】
【先行特許文献１】特開平５−１７２１２７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高い引張応力下におかれた高力ボルトに遅れ破壊が生じると開放力として大きな軸方向引張力が生じボルトが飛散する場合があり、特許文献１記載の発明に係るボルトでは、ボルトの飛散はボルトと内部軸方向に配設された素材との付着力によって防止される。
【０００９】
従って、ボルト頭部に近い場所で遅れ破壊が生じると、飛散しようとするボルトと内部に配設された素材との付着面が少なく飛散を防止できない場合も懸念され、また、内部に配設される素材と高力ボルトとの付着面積を増大させるため素材径を大きくすると高力ボルトとしての引張耐力が低下し、経済性が損なわれるなどの問題が生じる。
【００１０】
そこで、本発明は、高力ボルトの遅れ破壊がボルト頭部近傍などの端部近傍で生じた場合であっても確実に開放力によるボルトの飛散を防止することが可能な高力ボルトを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下の手段により達成される。
１．高力ボルトの内部軸方向に、該高力ボルト素材より伸びが大きく、両端部のそれぞれで端部近傍から端部に向かって漸次断面積が増大する素材を備えたことを特徴とする飛散防止性に優れた高力ボルト。
２．前記素材中にひずみ検出用センサが軸方向に連続的に配置されていることを特徴とする飛散防止性に優れた高力ボルト。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は請求項１記載の発明の一実施形態に係る高力ボルトを示すもので、（ａ）はボルト頭部の正面図、（ｂ）は軸方向断面図を示し、該高力ボルトは高力ボルト鋼材部１、該高力ボルト素材より伸びが大きい素材２を備え、高力ボルト鋼材部１にネジ部４を設け、該高力ボルト素材より伸びが大きい素材２は高力ボルト全長に亘って内部中心軸（軸芯）に配設され、その端部近傍から端部にかけてその断面積が増大し、楔状をなす定着部３ａ，３ｂを備えている。
【００１３】
図２は高力ボルト長手方向における該高力ボルト素材より伸びが大きい素材２の径方向断面積が一定となっている定常部の断面図、図３は高力ボルト端部で該高力ボルト素材より伸びが大きい素材２の径方向断面積が増大した部分の断面図を示す。
【００１４】
本発明では高力ボルトの破断による開放力を受け止め、飛散落下を防止できる程度に、定着部３ａ，３ｂを楔状になせば良く、特にその寸法、形状は規定せず適宜決定する。
【００１５】
図４は請求項１記載の発明の他の実施形態を示すもので、該高力ボルトは高力ボルト鋼材部１、該高力ボルト素材より伸びが大きい素材２を有し、高力ボルト鋼材部１にネジ部４を設けられ、該高力ボルト素材より伸びが大きい素材２は高力ボルト全長に亘って内部中心軸（軸芯）に配設され、その端部近傍から端部にかけてその断面積が増大し、高力ボルトの両端部は該高力ボルト素材より伸びが大きい素材２の定着部３ｃ，３ｄにより形成されている。
【００１６】
高力ボルト素材より伸びが大きい素材２は、金属材料の場合、破断伸び１５％以上、好ましくは２０％程度で、靭性は０℃におけるシャルピー吸収エネルギが２７Ｊ以上、好ましくは４７Ｊ以上で、降伏比８０％以下とすることが望ましく、粘弾性材料とする場合、破断時に伸び過ぎないように破断伸び２０％程度で、靭性に優れたものとすることが好ましい。
【００１７】
図５は本発明の一実施形態に係る高力ボルトの作用効果を説明する図で、橋梁の鋼桁部にナット５により装着された高力ボルト１１が遅れ破壊により破断した場合、ネジ部４によりナット５に螺合された部分とボルト頭部１２を有する部分は開放力により反対方向に飛散分離しようとする。
【００１８】
一方、高力ボルト素材より伸びが大きい素材２は破断しないから、高力ボルト鋼材部１との付着力および楔状の定着部３ａ，３ｂにより破断したボルトの飛散を防止する。
【００１９】
特に、高力ボルトにおける破断位置がボルト端部近傍であって付着力による飛散防止が期待できない場合であっても定着部３ａ，３ｂが楔状のため飛散は防止される。
【００２０】
尚、本発明に係る高力ボルトは、高力ボルト素材や該高力ボルトより伸びの大きい素材を同心円状に配置したビレットを用いて製造可能であるが、特にその製造方法を限定するものでない。
【００２１】
図６は請求項２記載の発明に係る高力ボルトの一実施例を示すもので、高力ボルト素材より伸びが大きい素材２内部にひずみ検出用センサを軸方向に連続的に配置する。
【００２２】
高力ボルト鋼材部１と高力ボルト素材より伸びが大きい素材２との付着力、および高力ボルト両端部の定着部３ａ，３ｂにより、両者は一体として変形するから高力ボルト素材より伸びが大きい素材２のひずみから高力ボルト内部に生じるひずみを直接かつ全長にわたって精度良く計測することが可能となる。
【００２３】
高力ボルトの軸力とひずみの関係を予め実験等で求めておくことにより、実構造物に適用した際の高力ボルトの軸力を推定することが可能となる。
【００２４】
図７は鋼桁の継手部７の高力ボルトの一部または全部に上記高力ボルトを適用した例を示し、経年変化に伴う高力ボルトの軸力低下度の把握や破断の予知などを含め継手部の健全度を調べることができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、高力ボルトの飛散を防止する素材が軸方向に連続的に配置され、且つ該素材は定着部を有しているため、高力ボルト頭部とボルト固定用ナット間で破断した高力ボルトが軸方向にすっぽ抜けて飛散するのを確実に防止することが可能で、ボルトの飛散落下に起因する事故を未然に防止し、産業上極めて有用である。
【００２６】
また、定着部を設けて軸方向に連続的に配置した素材に生じるひずみを計測することにより高力ボルト内部に生じるひずみを直接且つ全長にわたって精度良く検出することができるので、供用後の経年変化に伴う高力ボルトの軸力低下度の把握や破断の予知などが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１記載の発明の一実施形態に係る高力ボルトで、（ａ）はボルト頭部の正面図、（ｂ）は軸方向断面図を示す。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図。
【図４】請求項１記載の発明の他の実施形態に係る高力ボルトを示す図。
【図５】請求項１記載の発明の作用効果を説明する図。
【図６】請求項２記載の発明の一実施形態に係る高力ボルトの軸方向断面図。
【図７】請求項２記載の発明の一実施形態に係る高力ボルトの適用状況を模式的に示す図。
【図８】従来例を示す図
【符号の説明】
１ 高力ボルト鋼材部
２ 高力ボルトより伸びが大きな素材
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ 定着部
４ ネジ部
５ ボルト固定用ナット
６ ひずみ検出用センサ
７ 鋼桁継手部
８ 計測装置
９ 光ファイバーケーブル
１０ 発光体
１１ 本発明の一実施形態に係る高力ボルト
１２ ボルト頭部
Claims (2)
- 高力ボルトの内部軸方向に、該高力ボルト素材より伸びが大きく、両端部のそれぞれで端部近傍から端部に向かって漸次断面積が増大する素材を備えたことを特徴とする飛散防止性に優れた高力ボルト。
- 前記素材中にひずみ検出用センサが軸方向に連続的に配置されていることを特徴とする飛散防止性に優れた高力ボルト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002352767A JP2004183817A (ja) | 2002-12-04 | 2002-12-04 | 飛散防止性に優れた高力ボルト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002352767A JP2004183817A (ja) | 2002-12-04 | 2002-12-04 | 飛散防止性に優れた高力ボルト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004183817A true JP2004183817A (ja) | 2004-07-02 |
Family
ID=32754291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002352767A Pending JP2004183817A (ja) | 2002-12-04 | 2002-12-04 | 飛散防止性に優れた高力ボルト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004183817A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102979799A (zh) * | 2012-11-26 | 2013-03-20 | 苏州币龙装饰工程有限公司 | 复合螺栓 |
| CN104006057A (zh) * | 2013-02-26 | 2014-08-27 | 王鼎瑞 | 高强度复合材质螺丝及高强度帽套复合材质螺丝 |
| US9952129B2 (en) | 2014-01-31 | 2018-04-24 | Hiei Kensetsu Corporation | Failure detection sensor, failure detection system, and structure |
| EP3754211A1 (en) * | 2019-06-20 | 2020-12-23 | Hamilton Sundstrand Corporation | Bolts and bolt capture systems |
| JP2021025643A (ja) * | 2019-07-31 | 2021-02-22 | デザインパーツ株式会社 | ボルト |
-
2002
- 2002-12-04 JP JP2002352767A patent/JP2004183817A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102979799A (zh) * | 2012-11-26 | 2013-03-20 | 苏州币龙装饰工程有限公司 | 复合螺栓 |
| CN104006057A (zh) * | 2013-02-26 | 2014-08-27 | 王鼎瑞 | 高强度复合材质螺丝及高强度帽套复合材质螺丝 |
| US9952129B2 (en) | 2014-01-31 | 2018-04-24 | Hiei Kensetsu Corporation | Failure detection sensor, failure detection system, and structure |
| EP3754211A1 (en) * | 2019-06-20 | 2020-12-23 | Hamilton Sundstrand Corporation | Bolts and bolt capture systems |
| US11174891B2 (en) | 2019-06-20 | 2021-11-16 | Hamilton Sundstrand Corporation | Bolts and bolt capture systems |
| JP2021025643A (ja) * | 2019-07-31 | 2021-02-22 | デザインパーツ株式会社 | ボルト |
| JP2021025663A (ja) * | 2019-07-31 | 2021-02-22 | デザインパーツ株式会社 | ボルト及び棒状部材 |
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