溶接  VS  ハックボルト 比較

4つの側面 要素 項目 溶 接 Huck 各メリット・デメリット   イメージ概算コスト    
技術面 1 技術の巧攻 × 溶接技術者確保が、年々困難に  

溶接での製像を

100とした場合

溶 接 Huck
2 品質の確保 溶接検査は高度で時間を要する  
3 ひずみ × 溶接は熱影響を受ける   材料費 26 26
4 位置精度 × 溶接は治具で位置決めしないといけない   材料加工費用 8 17
5 二次作業の発生 × 溶接の熱歪みにはケレン作業が必要となる   溶接材料費用 1
6 技術継承 × 溶接者個人のノウハウが多く、継承が困難である   ボルト費用 5
工程の面 1 加工・作業速度 Huckによる加工部品の組立(生産性向上)   直接人件費 50 15
2 工程管理

Huck工具にて作業速度が安定化される   ケレン作業費 5
3 二次作業の発生 Huckには歪み取り・ケレン作業は発生しない   歪取り作業費 10
4 前塗装の可否 × Huckでは塗装鋼板による製造が可能に(塗装工程省略)   合計費用 100 63
環境面 1 熱・雰囲気ガス × Huckではヒュームやスパッタは発生しません        
2 音・振動 × 溶接は歪み取り時に必ず大きな音が発生        
3 重労働 × 女性・年配の方でも作業が容易        
4 炭酸ガス × Huckは炭酸ガスを必要としません(地球温暖化)        
5 廃棄物の発生 × 溶接はサンダー掛けや、ケレン廃棄物が発生        
コスト面 1 副資材の有無 Huckボルト費用は要するが全体のコストダウンが可能に        
2 生産速度 生産速度upによる全体のコストダウンが可能に        
3 追加作業の有無 × 溶接の熱歪みにはケレン作業が必要となる        
4 穴加工 × Huckによる穴あけ・バリ取費は発生します        

溶接 ⇨  Huck ボルト置換例 その 1(ご参考)

   完全溶け込み溶接  2  箇所

  溶接による強度減少係数 = 0.8、安全率 n = 3として

   (鋼構造接合部設計指針を参考)

       1  面摩擦接合 / Huck ボルト接合

 接合面の摩擦係数 µ = 0.2、安全率 n =1 .8として

 Huck ボルト(10.9級、呼径 9.5mm、丸頭、母材推奨範囲 12.7 - 19.05mm )品番:BT-DT12-10G

 Huck カラー(10.9級、呼径 9.5mm、標準フランジ)          品番:BTC8-R12BL

 (上記、溶接 2箇所 相当強さ)


溶接 ⇨  Huck ボルト置換例  その 2(ご参考)

      2 面摩擦接合 / Huck ボルト接合

接合面の摩擦係数 µ = 0.2、安全率 n =1 .8として

Huck ボルト(10.9級、呼径 9.5mm、丸頭、母材推奨範囲 12.7 - 19.05mm )品番:BT-DT12-10G

Huck カラー(10.9級、呼径 9.5mm、標準フランジ)          品番:BTC8-R12BL

 (摩擦・接合面数で増減)

2面摩擦接合Huckボルト接合
   摩擦接合で引張強度を増やす手法

手法 1:摩擦係数の増加          ⇨    ジンクリッチペイントの塗布。(µ = 0.4 ~)

メモ   :ビル等の建築物は、接合面を故意に錆びさせて、摩擦係数 µ = 0.45 以上を確保し引張強度を向上させています。

 

手法 2:摩擦係数の増加         ⇨    硬度の高い、ギザギザ付の鉄板を挟む。(µ = 1 .0以上の技術も有ります。)

手法 3:摩擦係数の増加         ⇨    ショットブラストで合わせ面の摩擦係数を増やす。(µ = 0.4 ~)

手法 4:摩擦数の増加         ⇨    置換例その 2は摩擦面を2面とし、引張強度を更に向上させています。

手法 5:ボルト本数の増加   ⇨    置換例その 2は摩擦面 2面に対し、ボルト1本ですが、2本にすれば単純に 2倍の強度です。

〈上記摩擦接合手法の計算例〉

手法 1:F y c = 1 本 ×  µ  ×  N  ×  1 /n  ×  2 面   = 1  ×  0. 4  ×  32.9 kN  ×  1 / 1 .8  ×  2                 ⇨   14 .62 kN

      〔赤錆面〕  ⇨       摩擦係数 µ =  0.45      ⇨  1  ×  0. 45  ×  32.9 kN  × 1 /1 .8  x  2   ⇨   16 .45 kN

 

手法 2:ギザギザ板 µ =  1. 0の場合                        ⇨  1  ×  1. 0  ×  32.9 kN  × 1 / 1 .8  x  2   ⇨   32.56 kN

手法 3:ショットブラスト µ = 0.4 の場合       ⇨  1  ×  0. 4  ×  32.9 kN  × 1 / 1.8  x  2   ⇨   14 .62 kN

手法 4:摩擦面を4 面 µ = 0.2 の場合                     ⇨ 1  ×  0. 2  ×  32.9 kN  × 1 / 1 .8  x  2   ⇨   14 .62 kN

手法 5:ボルト本数左右とも 2本ずつ増加   ⇨ 2  ×  0. 2  ×  32.9 kN  × 1 / 1 .8  x  2   ⇨   14 .62 kN

 

上記計算例から分かるように、面の摩擦係数を上げる・ボルト本数を増やすのと同様な効果が得られます。

ただし、安定的に摩擦係数を確報する事が大事となります。

また、すべり摩擦面が2 面だと、材料を  それほど増加せずに強度を 2倍に出来ます。


溶接 ⇨  Huck ボルト置換例  その 3(ご参考)

  隅肉溶接/左右 2 か所

    強度減少係数 = 0.8、安全率 n = 3.0、溶接継ぎ目の角度 θ = O、溶接面積 = A( =(L - 2S)× a), a = t / √2、降伏強さ = 245N /mm2 として

Q y w   = 0.8 × 1 /n     ×(1 +0.4 × cosθ)×   A(=(L-2S)× a)× Fy √ 3 × 2か所

              = 0.8 × 1 /3     ×(1 +0.4 × cos0)×(19.9 - 2 × 5.0)× 5.0 / √ 2  × 245 / √ 3 × 2か所 

              = 0.8 × 1 /3     ×     1. 4      ×    9.9    ×   5.0 / √ 2    ×   245 / √ 3 × 2   = 3.70 kN       ⇨ この溶接強度を元に、Huck ボルトを検討。


溶接 ⇨  Huck ボルト置換例  その 4(ご参考)

     側面隅肉溶接/左右 2 か所

    強度減少係数 = 0.8、安全率 n = 3.0、溶接継ぎ目の角度 θ = O、溶接面積 = A( =(L - 2S)× a), a = t / √2、降伏強さ = 245N /mm2 として

Q y w   = 0.8 × 1 /n     ×    A(=(L-2S)× a)× Fy √ 3 × 2か所

              = 0.8 × 1 /3     ×(23.8 - 2 × 5.0)× 5.0 / √ 2  × 245 / √ 3 × 2か所 

              = 0.8 × 1 /3     ×    13. 8    ×    5.0 / √ 2    ×   245 / √ 3 × 2   = 3.68 kN       ⇨ この溶接強度を元に、Huck ボルトを検討。