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鋼製接合は、梁、柱、ブレース、その他の構造コンポーネント間で力を伝達します。その設計は、構造性能、製造コスト、設置速度、将来のメンテナンスに影響を与えます。
溶接、ボルト締め、リベット締めは、構造用鋼を接合する 3 つの確立された方法です。それらの利点と制限を理解することは、プロジェクト チームがさまざまなアプリケーションに適した接続を選択するのに役立ちます。
構造用鋼のアーク溶接では、電気アークが熱を発生させ、局部的に鋼と適切な溶加材を溶かします。溶融金属は凝固して永久的な接合部を形成します。
コンパクトな接続の詳細: 溶接によりコンポーネントを直接結合できるため、プレートの重なりや追加の留め具の必要性が軽減されます。
溶接接合部にボルト穴がない: これにより、溶接アクセス開口部やその他の詳細を考慮する必要がありますが、締結穴に伴うネット セクションの減少が回避されます。
多用途な製造: 溶接は、組み立てられた梁、ボックス柱、補強材、および複雑な構造アセンブリに適しています。
シールされた接合部の可能性: 適切に設計された連続溶接により、必要な箇所にシールされた接続を提供できます。
効率的な繰り返し生産: 機械化された溶接により、適切な接合構成の生産性が向上します。
残留応力と歪み: 不均一な加熱と冷却により、コンポーネントの形状が収縮し、変化する可能性があります。
溶接付近の変化: 溶接により、隣接する鋼の微細構造が変化します。効果は材質と熱サイクルによって異なります。局所的な脆弱性は潜在的なリスクであり、避けられない結果ではありません。
プロセスと検査の要件: 信頼できる結果は、適切な接合の準備、溶接手順、有能な担当者、および検査に依存します。
より厳しい現場条件: アクセス、天候保護、および作業位置により、現場溶接が複雑になる可能性があります。
分解が難しい: 溶接された接合部は通常、分離または交換のために切断する必要があります。
手動金属アーク溶接 — MMA/SMAW
スティック溶接とも呼ばれるこのプロセスでは、消耗品のコーティングされた電極が使用されます。ポータブル機器と柔軟性により、現場での作業やアクセスが制限されている場合に役立ちます。その制限には、比較的低い堆積速度と頻繁な電極交換が含まれます。
サブマージアーク溶接 - SAW
SAW では、粒状フラックスのブランケットの下で連続的に供給されるワイヤを使用します。一般に機械化されており、梁、桁、プレートアセンブリの長い溶接に適しています。適切なアクセスと溶接位置が必要です。
ガスメタルアーク溶接 — GMAW/MIG/MAG
このプロセスでは、連続ワイヤと外部シールド ガスを使用します。生産的な製造をサポートしますが、隙間風がガス シールドを妨げる可能性があります。ソリッドワイヤ GMAW は、スティック溶接や SAW に伴うフラックス スラグを生成しません。 MIG は不活性シールド ガスを使用しますが、MAG は活性ガスまたは混合物を使用します。
他の溶接プロセスよりも強力な接合が自動的に生成される溶接プロセスはありません。プロセスの選択では、鋼材のグレード、厚さ、接合部の形状、位置、必要な特性、および適用可能な溶接手順を考慮する必要があります。
ボルト接続では、指定されている場合、ボルト、ナット、ワッシャーを使用してスチール コンポーネントを結合します。ボルトは部材または接続プレートの下穴を通過します。
ボルトの強度と取り付け状態は別途考慮してください。高強度ボルトは、自動的に接続部に予圧を加えたり、滑りにくくしたりすることはありません。
プリロードされていない接続
これらの接続は、滑りを防ぐために指定されたボルトの予荷重に依存しません。せん断荷重がかかると、力は通常、ボルトのせん断と穴表面に対するベアリングを介して伝達されます。設計で許可されている場合は、恒久的な構造接続に使用できます。
プリロードされた接続
ボルトは指定された手順で締め付けられ、制御されたクランプ力が得られます。接続が滑りに耐えるように設計されている場合、準備された接触面間の摩擦により、指定された設計条件内でせん断が伝達されます。ボルトの取り付けと表面の準備は両方とも重要です。
効率的な現場組み立て: 準備されたコンポーネントは現場溶接なしで接続できます。
接合部に溶接熱が発生しない: ボルトで固定するため、取り付け時の局所的な溶接歪みが回避されます。
分解が簡単: 接続により、将来の変更、メンテナンス、コンポーネントの交換が容易になります。
プレハブ構造に最適: 工場での製造と現場での組み立ては、標準化された接続詳細を通じて調整できます。
ネットセクションの縮小: ファスナー穴により材料が除去されるため、接続設計時に考慮する必要があります。
追加コンポーネント: スプライス プレート、エンド プレート、またはアングルにより、材料の使用量と製造作業が増加する可能性があります。
取り付け要件: 穴の位置合わせ、公差、工具へのアクセスは慎重に調整する必要があります。
取り付け管理: プリロード接続には、適切な締め付け手順と検査が必要です。
動作と疲労に関する考慮事項: 滑り、周期的荷重、および緩みのリスクは、ジョイントの設計と取り付けによって異なります。高力ボルトだけではこれらを除去することはできません。
ボルト接続は現場での組み立てに広く使用されています。プリロードされた配置は、相対的な動きや動的荷重が追加の制御を必要とする場合に特に関連します。
従来の構造用リベット留めでは、加熱されたリベットを位置合わせされた穴に挿入して使用します。その突出端は第 2 ヘッドに形成され、接続されたプレートを固定します。冷却によりリベットが収縮し、アセンブリをクランプします。
永久的な機械的固定: 形成されたヘッドが接続されたコンポーネントを固定します。
延性挙動: 適切なリベット素材と適切に詳細な接合部により、変形に対応できます。
修復の価値: リベット留めにより、歴史的な鉄鋼製品の元の外観と建設方法を保存できます。
労働集約的な取り付け: リベットの加熱、取り扱い、形成には専門の機器とスキルが必要です。
追加の重量と材料: リベットの頭、オーバーラップ、および接続プレートがアセンブリに追加されます。
ファスナー穴: ボルト締めと同様に、リベット締めは接続されたコンポーネントのネット部分を減らします。
取り外しが難しい: リベットは通常、穴を開けるか切り取る必要があります。
新しい鋼構造物での限定的な使用: 溶接と高強度ボルト締めは、従来のホットリベット締めに大きく取って代わりました。
リベット留めは特定の歴史的な橋の修復プロジェクトに関連しているため、完全に時代遅れであると説明するのは不正確です。
| 溶接 | 接合 | ボルト接合 | リベット接合 |
|---|---|---|---|
| 代表的な役割 | 加工部材と永久接合部 | 現場アセンブリとメンバーのスプライス | 歴史ある製鉄所と専門家の修復 |
| ファスナー穴 | 一般的には不要 | 必須 | 必須 |
| 実行に関する主な懸念事項 | 溶接手順、歪み、溶接品質 | 関連する取り付け、締め付け、および接触面 | リベット成形の品質と専門的な職人技 |
| 分解 | 通常は切断が必要です | 一般的には簡単です | 通常は破壊的なリベットの取り外しが必要です |
| 材料要件 | 接続ハードウェアを削減できる | プレートやその他の金具が必要になる場合があります | 通常はオーバーラップまたは接続プレートが必要です |
最適な接続方法は、必要な力、剛性、疲労性能、製造設備、現場の条件、メンテナンスのニーズによって異なります。溶接接続もボルト接続も、接合方法だけによって剛性または柔軟性に分類されるべきではありません。ジョイントの完全な詳細がその動作を決定します。
プロジェクト計画では、製造、輸送、組立、検査、将来の変更にかかる総コストを比較します。最終的な接続の詳細はプロジェクトの仕様に従い、担当の構造エンジニアによって確認される必要があります。
鉄骨構造プロジェクトを計画していますか?製造と接続のオプションについて話し合うには、図面とプロジェクト要件を添えて当社にお問い合わせください。
