JPH0719227A - 支圧接合用組合せボルト及びその施工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 クリアランスの小さいボルト穴に対し、若干
のずれがある場合でも容易に挿入でき、支圧接合の形で
接合部に高い剛性を確保することのできる支圧接合用組
合せボルト及びその施工方法を提供する。 【構成】 組合せボルトＡは、互いに螺合する第１ボル
ト１１と第２ボルト１２とからなる。第１ボルト１１
は、ボルト頭部１１ａと、内側に雌ねじ１１ｃを形成し
た中空のボルト軸１１ｂとからなる。ボルト軸１１ｂの
外径は、被接合材１のボルト穴２とのクリアランスがで
きるだけ小さくなるような径とする。第２ボルト１２
は、ボルト頭部１２ａと、外面に雄ねじ１２ｃを形成し
たボルト軸１２ｂからなる。第１ボルト１１をボルト穴
に所定量押し込んだ後、第２ボルト１２を第１ボルト１
１に螺合し、所定位置まで引き寄せ、締め付けを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、支圧接合用組合せボル
ト及びその施工方法に関するもので、主として高力ボル
トを対象としているが、他のボルトにも適用可能であ
る。

【０００２】

【従来の技術】鉄骨構造物の接合方法としては、かつて
長い間、リベットと溶接が用いられ、ボルト接合（中ボ
ルトによる支圧接合）は主要な接合としては認められて
いなかった。

【０００３】これはボルトとボルト穴のクリアランス
（やむを得ず必要な）による継手の変形が、構造物の変
形として許容し難いからである。従って、ボルト接合は
作業性の点で採用された鉄塔構造物や短期的な仮設建物
等、その用途が限定されていた。

【０００４】１９６０年代になって、近日最も有力な接
合法の一つとなった高力ボルトとその接合方法が登場
し、その後、リベット接合にとってかわった。高力ボル
ト接合法は、従来型ボルトの接合法とは概念を異にした
ものであり、摩擦接合及び引張接合とでメカニズムが異
なるものの、非常に大きな張力に耐えるボルトで被接合
材どうしを締め付けるものである。

【０００５】一般に、高力ボルト接合といった場合、摩
擦接合を意味するが、これは高力ボルトで締め付け、被
接合材間に接触圧により生ずる摩擦力で応力を伝達する
接合法である。

【０００６】この接合法の最大の特徴は、継手の剛性が
高いことであるが、これはあくまで摩擦面ですべりが生
ずるまでである。従って、接合部摩擦面の処理、高力ボ
ルトの締付け力の管理等、製作上、施工上の煩雑さを伴
う。

【０００７】また、従来の高力ボルトの支圧接合は、高
力ボルトを締め付けることによる若干の摩擦力の効果が
あるものの、基本的には中ボルトと同じで、ボルト軸部
のせん断力と被接合材の支圧力とを同時に働かせること
によって応力を伝達する接合法である。従って、接合部
の剛性の確保が難しく主要な接合法とはなり難い。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】通常の高力ボルト摩擦
接合でも、被接合材が降伏する時点で摩擦面でのすべり
が生ずる。従って、耐震設計上からみて構造物の靱性を
考える上では、接合部のすべり変形を見込まなければな
らず、部材接合部の変形性能の評価は難しい。

【０００９】ボルト穴径をできるだけボルト径に接近さ
せ、すべりによる変形を小さくする方法として、みがき
高力ボルト支圧接合と打込み式高力ボルト接合とがあ
る。しかし、これらはボルトを如何に挿入するかの施工
上の問題が大きく、実用化に対し大きな障害となってい
る。

【００１０】すなわち、この種の穴密着型のボルトはボ
ルト軸をみがき仕上げしたり、軸表面に凹凸を付けたり
して、挿入しやすいよう工夫されているが、それでも大
きな打込み力が必要となり、打込み機器や打込み騒音の
問題がある。

【００１１】本発明は、クリアランスをできるだけ小さ
くしたボルト穴に対し、被接合材のボルト穴どうしに若
干のずれがある場合でも容易に挿入でき、支圧接合の形
で接合部に高い剛性を確保することのできる支圧接合用
組合せボルト及びその施工方法を提供することを目的と
したものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の支圧接合用組合
せボルトは、その第１の態様において、ボルト軸内に雌
ねじを形成した第１ボルトと、この第１ボルトの雌ねじ
に螺合する雄ねじを形成した第２ボルトとからなること
を特徴とする。

【００１３】第１ボルトは、一端にボルト頭部を有し、
他端に第２ボルトが螺合されるものと、ボルト頭部を有
しないピン部材からなり、２つの第２ボルトが両端に螺
合されるものとがある。

【００１４】なお、第１ボルトと第２ボルトの螺合にお
いて、第１ボルトのボルト軸内に生ずる空隙はできるだ
け小さいことが望ましく、少なくとも被接合材のせん断
ずれの生ずる位置は避けるようにする。

【００１５】第２ボルトのボルト軸は、第１ボルトのボ
ルト軸内に納まる場合に限らず、第１ボルトのボルト頭
部まで食い込む場合や、さらに貫通する場合もある。本
発明の支圧接合用組合せボルトの第２の態様としては、
第２ボルトのボルト軸が中空の第１ボルトのボルト軸を
貫通し、先端の雄ねじが第１ボルトのボルト頭部に形成
した雌ねじと螺合する。あるいは、第１ボルトをボルト
頭部を有しないピン部材とした場合には、第１ボルトを
貫通させた第２ボルトの先端の雄ねじにナットを螺合す
ることで締め付けることができる。

【００１６】また、本発明はボルト穴に対するクリアラ
ンスをできるだけ小さくすることで支圧型の接合を可能
とするものであり、被接合材のボルト穴に接する第１ボ
ルトのボルト軸には、ボルト穴への挿入を容易にするた
めの処理を施す場合もある。

【００１７】具体的には、第１ボルトのボルト軸の外面
をみがき仕上げとしたり、ボルト軸の外面に凹凸を設け
たり、あるいは第１ボルトの材質を例えば軟鋼等、比較
的柔らかい金属とし、第２ボルトの材質を高強度鋼とす
ること等が考えられる。

【００１８】本発明の施工方法の一つは、まず被接合材
のボルト穴に対し第１ボルトを押し込んだ後、第１ボル
トの雌ねじに第２ボルトの雄ねじを螺合して締め付ける
方法がある。

【００１９】第１ボルトの押し込みは、手で押し込む場
合、押込み機器を用いる場合、打撃により押し込む場合
等あるが、第２ボルトとの螺合との関係で必要位置まで
押し込めばよく、その後は第２ボルトの雄ねじとの螺合
により無騒音で比較的容易に所定位置にセットすること
ができる。

【００２０】本発明のもう一つの施工方法は、被接合材
のボルト穴に対し第１ボルトを所定長押し込んだ後、第
１ボルトの雌ねじに螺合する雄ねじを有する引込み治具
を用いて第１ボルトを軸方向に引き込み、その後、第１
ボルトの雌ねじに第２ボルトの雄ねじを螺合して締め付
けるもので、被接合材の板厚が大きい場合や、クリアラ
ンスとの関係で押し込みが困難な場合等に適する。

【００２１】なお、本発明は支圧型接合を意図したもの
であるが、ねじの締め付けにより、被接合材を押し付
け、摩擦接合機能と併用することも考えられる。

【００２２】さらに、ボルトの許容強度の範囲内で引張
接合としての使用もあり得る。

【００２３】

【実施例】次に、図示した実施例について説明する。

【００２４】図１(a) 〜(c) は、本発明の第１実施例を
示したものである。第１実施例における組合せボルトＡ
は、互いに螺合する１つの第１ボルト１１と１つの第２
ボルト１２とからなる。

【００２５】第１ボルト１１は、ボルト頭部１１ａと、
内側に雌ねじ１１ｃを形成した中空のボルト軸１１ｂと
からなり、ボルト軸１１ｂの外径は、被接合材１のボル
ト穴２とのクリアランスができるだけ小さく（例えば
０．３mm以下程度に）なるような径とする。

【００２６】第２ボルト１２は、ボルト頭部１２ａと、
外面に雄ねじ１２ｃを形成したボルト軸１２ｂからな
り、雄ねじ１２ｃを第１ボルト１１の雌ねじ１１ｃに螺
合することにより、互いに引き寄せることができる。

【００２７】図中、１１ｄ，１２ｄは、それぞれ第１ボ
ルト１１、第２ボルト１２に取り付けた座金である。

【００２８】施工においては、被接合材１どうしのボル
ト穴２をできるだけ揃えた状態で、図１(b) に示すよう
に第１ボルト１１を所定長押し込んだ後、反対側から第
２ボルト１２を挿入し、第１ボルト１１の雌ねじ１１ｃ
に第２ボルト１２の雄ねじ１２ｃを螺合させる。なお、
第２ボルト１２のボルト軸１２ｂの径はボルト穴２の径
に対し十分小さいためボルト穴２への挿入については特
に抵抗を受けない。

【００２９】この状態で、スパナ等で回転させることに
より、第１ボルト１１をさらにボルト穴２内へ引き込
み、最終的に図１(c) に示すように被接合材１どうしを
締め付けることができる。

【００３０】第１ボルト１１の雌ねじ１１ｃ及び第２ボ
ルト１２の雄ねじ１２ｃの長さは、最初の引込み時に噛
み合うための必要長さで決まるが、第２ボルト１２のボ
ルト軸１２ｂは第１ボルト１１のボルト頭部１１ａに食
い込んでも、さらに貫通してもよい。ただし、ボルト軸
１１ｂ内に生ずる空隙３はできるだけ小さいことが望ま
しく、また少なくとも被接合材１のせん断ずれの生ずる
位置（被接合材１どうしの接合面位置）は避けるように
する。

【００３１】なお、第１ボルト１１のボルト穴２への押
込み及び引込みをスムーズにするためには、第１ボルト
１１のボルト軸１１ｂの先端部は少し細めにテーパーを
付け、被接合材１のボルト穴２どうしのずれを補正しつ
つ、押し込めるようリーマーの役目を果たさせるのがよ
い。

【００３２】また、第１ボルト１１のボルト軸１１ｂの
表面はボルト穴２のわずかなクリアランスでも入りやす
いようみがき仕上げとしたり、凹凸を付けたりすること
は有効である。ボルト軸１１ｂとボルト穴２のクリアラ
ンスは被接合材１の材質によって異なるが、密着性を増
すためにはねじ込み機器を使用することも考えられる。

【００３３】ボルト頭部１１ａ，１１ｂは六角でも丸や
平でもよい。また、この組合せボルトＡの使用範囲は建
築、土木、機械、その他構造用を主な対象とするが、被
接合材１は鋼材だけでなく、一般金属材、木材、その他
限定されない。

【００３４】ボルトの材質は伸び能力のあるものが望ま
しい。この他、軸部の凹凸部分のみ焼き鈍しするか、他
の材質のものとし、打ち込みやすくボルト穴の穴壁にき
ずがつき難くすることもできる。

【００３５】図２(a) 〜(c) は、本発明の第２実施例を
示したものである。第２実施例の組合せボルトＢは、最
初に押込み機器等を使って第１ボルト２１のボルト軸２
１ｂの相当部分まで押し込み、以後ボルト軸２１ｂ内側
の雌ねじ２１ｃに螺合する第２ボルト２２を利用して残
り部分を引き込むことを考慮したものである。

【００３６】当然、第１ボルト２１のボルト軸２１ｂ内
側の雌ねじ２１ｃ部分と、引き込むための第２ボルト２
２の雄ねじ２２ｃ部分の長さは短く、ボルトを締める手
間は省ける。なお、組合せボルトＢの設計におけるねじ
部分の長さは押し込み可能な長さに関係する。

【００３７】図において第１ボルト２１のボルト頭部２
１ａは丸型としたが、形状は任意で打ち込み、ねじ込み
の都合による。

【００３８】その他は、図１の実施例の場合と略同様で
ある。

【００３９】図３(a) 〜(c) は、本発明の第３実施例を
示したものである。第３実施例における組合せボルトＣ
は、互いに螺合する１つの第１ボルト３１と２つの第２
ボルト３２とからなる。

【００４０】第１ボルト３１は、ボルト頭部を有しない
ピン部材からなり、両端の中空部に雌ねじ３１ｃを形成
している。

【００４１】第２ボルト３２は、ボルト頭部３２ａと、
外面に雄ねじ３２ｃを形成した短いボルト軸３２ｂから
なる。

【００４２】施工においては、ボルト頭部のない第１ボ
ルト３１を打込み機器で被接合材１のボルト穴２に打ち
込み、その後、必要に応じて第１ボルト３１の両端に設
けた雌ねじ３１ｃにボルト頭部３２ａのついた第２ボル
ト３２の雄ねじ３２ｃを螺合し、ねじを利用して第１ボ
ルト３１をボルト穴２の適正位置にセットする。

【００４３】この形式の組合せボルトＣは、第１ボルト
３１の両端に螺合する第２ボルトで被接合材１のせん断
箇所に正しく配置できるので、被接合材１の板厚の多少
の変化にも同一サイズのボルトで対応でき、施工管理し
やすい。

【００４４】この他、第１ボルト３１の断面中央部に材
軸に沿って小径の穴を穿設し、ピン部材からなる第１ボ
ルト３１をこの穴を利用して被接合材１のボルト穴２に
引き込む方式の施工も可能である。

【００４５】本実施例の組合せボルトＣは、密着型埋め
込み式接合に最適であり、両端の第２ボルト３２をはず
す場合もある。

【００４６】なお、第１ボルト３１のピン形状は打込み
機器、打込み方法によって任意である。

【００４７】その他は、図１の実施例の場合と略同様で
ある。

【００４８】図４(a) 〜(c) は、本発明の第４実施例及
びその変形例を示したものである。第４実施例の組合せ
ボルトＤ，Ｅは、被接合材１の板厚が比較的薄く、支圧
接合型ボルトとしてのボルト長さが比較的短い場合を考
慮したものである。

【００４９】これらの組合せボルトＤ，Ｅは、中空のボ
ルト軸４１ｂ，５１ｂを構成する第１ボルト４１，５１
と、第１ボルト４１，５１のボルト軸４１ｂ，５１ｂを
貫通するボルト軸４２ｂ，５２ｂの先端に雄ねじ４２
ｃ，５２ｃを形成した第２ボルト４２，５２とからな
る。

【００５０】このうち、図４(a) ，(b) の組合せボルト
Ｄは、第１ボルト４１のボルト頭部４１ａの内側に雌ね
じ４１ｃを設け、第２ボルト４２の雄ねじ４２ｃを螺合
できるようにしている。

【００５１】被接合材１の板厚が比較的薄いのでボルト
穴２に密着して押し込むことが容易で、第１ボルト４１
のボルト頭部４１ａにのみ雌ねじ４１ｃを設けても締め
込むことができる。この場合、第１実施例〜第３実施例
の場合のように、組合せボルトのボルト軸部に空隙３が
生じないという利点がある。

【００５２】ボルト穴２に接触する第１ボルト４１は密
着し、ボルト穴２に押し込みやすいよう柔らかな金属
で、しかもボルト軸４１ｂ部分はできるだけ薄くするこ
とが望ましい。

【００５３】一方、第１ボルト４１のボルト軸４１ｂ内
を貫通する第２ボルト４２は例えば高強度鋼とすること
で、第１ボルト４１と共に組合せボルトＤとして必要な
強度を確保することができる。

【００５４】変形例である図４(c) の組合せボルトＥ
は、上述の組合せボルトＤの第１ボルト４１をボルト頭
部４１ａとボルト軸４１ｂとに分離して別々に構成した
ものに相当する。すなわち、被接合材１のボルト穴２に
密着して押し込む第１ボルト５１は、雌ねじを有しない
中空のピン部材であり、第１ボルト５１を貫通する第２
ボルト５２のボルト軸５２ｂ先端の雄ねじ５２ｃを別個
に構成したナット５３で止め付けるようにしたものであ
る。

【００５５】この場合、ピン部材としての第１ボルト５
１を初めにボルト穴２に押し込み、その後、第２ボルト
５２とナット５３で止め付けても、第２ボルト５２のボ
ルト軸５２ｂ回りに予め第１ボルト５１をセットして第
２ボルト５２と共にボルト穴２に押し込み、ナット５３
で止め付けるようにしてもよい。

【００５６】

【発明の効果】 ボルト穴に対するクリアランスが小さい状態で、第
１ボルトを所定量押し込んだ後、第１ボルトの雌ねじと
螺合する第２ボルトまたは引込み治具により第１ボルト
を無騒音で容易に引き込むことができる。

【００５７】 ボルト穴に対するクリアランスが極端
に小さい場合や、被接合材どうしのボルト穴にずれがあ
る場合でも、ねじを利用して所定位置にセットすること
ができ、支圧型のボルトとしての機能を十分に発揮させ
ることができる。

【００５８】 支圧型のボルトとして機能させること
で、高力ボルトに限らず広い用途に使用することが可能
である。

【００５９】 第１ボルトのボルト軸を薄肉の中空形
状とすることで、クリアラスンが極端に小さい場合でも
ボルト穴への挿入が比較的容易となり、内側に第２ボル
トのボルト軸が螺合または挿入されることで、支圧接合
用ボルトとしてのせん断強度を確保することができる。

【００６０】 第１ボルトと第２ボルトのねじどうし
の締め付けにより摩擦接合機能や引張接合機能も発揮さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示したもので、(a) は斜
視図、(b) 及び(c) は施工手順を示す断面図である。

【図２】本発明の第２実施例を示したもので、(a) は斜
視図、(b) 及び(c) は施工手順を示す断面図である。

【図３】本発明の第３実施例を示したもので、(a) は斜
視図、(b) 及び(c) は施工手順を示す断面図である。

【図４】本発明の第４実施例を示したもので、(a) は斜
視図、(b) は取付け状態における断面図、(c) は変形例
の取付け状態における断面図である。

【符号の説明】

Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ…組合せボルト、１…被接合材、２
…ボルト穴、３…空隙、１１，２１，３１，４１，５１
…第１ボルト、１２，２２，３２，４２，５２…第２ボ
ルト

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボルト軸内に雌ねじを形成した第１ボル
   トと、前記第１ボルトの雌ねじに螺合する雄ねじを形成
   した第２ボルトとからなることを特徴とする支圧接合用
   組合せボルト。
2. 【請求項２】 前記第１ボルトは一端にボルト頭部を有
   し、他端に前記第２ボルトが螺合される請求項１記載の
   支圧接合用組合せボルト。
3. 【請求項３】 前記第１ボルトはボルト頭部を有しない
   ピン部材からなり、両端にそれぞれ前記第２ボルトが螺
   合される請求項１記載の支圧接合用組合せボルト。
4. 【請求項４】 中空のボルト軸を構成する第１ボルト
   と、第１ボルトの前記ボルト軸を貫通するボルト軸の先
   端に雄ねじを形成した第２ボルトとからなることを特徴
   とする支圧接合用組合せボルト。
5. 【請求項５】 前記第１ボルトのボルト軸には、ボルト
   に対するクリアランスを小さくしたボルト穴への挿入を
   容易にするための表面処理を施してある請求項１、２、
   ３または４記載の支圧接合用組合せボルト。
6. 【請求項６】 被接合材のボルト穴に対し、前記第１ボ
   ルトを押し込んだ後、前記第１ボルトの雌ねじに前記第
   ２ボルトの雄ねじを螺合して締め付けることを特徴とす
   る請求項１、２または３記載の支圧接合用組合せボルト
   の施工方法。
7. 【請求項７】 被接合材のボルト穴に対し、前記第１ボ
   ルトを所定長押し込んだ後、前記第１ボルトの雌ねじに
   螺合する雄ねじを有する引込み治具により、前記第１ボ
   ルトを軸方向に引き込み、その後、前記第１ボルトの雌
   ねじに前記第２ボルトの雄ねじを螺合して締め付けるこ
   とを特徴とする請求項１、２または３記載の支圧接合用
   組合せボルトの施工方法。