メートルねじの断面積表

ボルトの断面積

ボルトの断面積は、ボルトの機械的特性や性能に直接影響する、エンジニアリングや設計における基本的なパラメータです。この断面積は、荷重支持能力を理解し、様々な用途におけるボルト接合部の安全性と信頼性を確保するために非常に重要です。

断面積の種類

公称断面積

公称断面積は、ねじ切りされていない中実の断面を想定し、ボルトの公称直径に基づいて計算されます。この面積は初期設計の計算によく使われます。

ここで（ d ）はボルトの呼び径である。

引張応力エリア

引張応力面積は、引張荷重に抵抗するボルトのねじ部の有効断面積です。ねじ切りによって取り除かれた材料を考慮し、ボルトの強度をより正確に測ることができる。

メートルネジ用：

インチネジの場合：

ここで、( d )は呼び径、( n )は単位長さ当たりのねじ山数である。

ルートエリア

根元面積はねじ山の小径に基づいており、保守的な設計手法としてセーフティ・クリティカルな用途でよく使用される。

メートルネジ用：

インチネジの場合：

ここで( P )はねじピッチである。

断面積の重要性

ボルトは断面積が命：

• 負荷計算:ボルトが破損せずに耐えられる最大荷重を決め、ボルト締結の安全性と信頼性を確保する。
• ストレス分析:この面積は、様々な荷重下でボルトが受ける応力を計算するために使用され、使用上の応力に対応できる接合部の設計に役立ちます。
• 素材の選択:素材によって強度や特性は異なる。断面積は、所定の用途に適切な材料を選択し、所望の性能を達成するのに役立ちます。

メートルねじの断面積表

メートルねじの断面積は、機械工学、特にファスナーの設計と解析において重要なパラメータです。断面積は、ねじの耐荷重を決定します。断面積は、しばしば「応力面積」と呼ばれ、荷重を負担する有効面積です。

以下は、標準メートルねじのねじ仕様と対応する断面積の一覧表である。直径の単位はミリメートル（mm）、断面積の単位は平方ミリメートル（mm²）である。

規格出典GB/T16823.1-1997 ネジ式ファスナーの応力断面積と支持面積

機械工学における重要性

• 負荷計算:断面積は、ねじファスナーの引張強さを計算するために使用されます。
• デザインと安全性:ファスナーが故障することなく適用される荷重に耐えられることを保証することは、機械アセンブリの安全性と信頼性にとって極めて重要です。

申し込み

• ファスナーの選択:エンジニアは、これらの値を使用して、特定の用途に適切なファスナーを選択し、必要な耐荷重を満たしていることを確認します。
• ストレス分析:構造設計や機械設計において、正確な応力解析は機械の故障を防ぐために不可欠です。

この表は、メートルねじを扱うエンジニアや設計者にクイックリファレンスを提供し、ねじ部品の正確で効率的な設計と解析を容易にします。

ボルトの断面積の計算

ボルトの断面積を理解することは、様々な工学的用途におけるボルトの強度と性能を決定する上で極めて重要である。この章では、さまざまな種類のボルト、公称断面積、引張応力、根元断面積の重要性を探り、実践的な計算例を紹介する。

ボルトの種類と用途

ボルトには様々な種類があり、それぞれが特定の用途に適している。一般的なタイプは以下の通り：

• 六角ボルト： 建設や機械に使用され、高い引張強度を提供する。
• キャリッジボルト： 木と木、木と金属の接続に最適で、滑らかで丸みを帯びたヘッドが特徴。
• ラグボルト： 木材への強力な締め付けに使用され、建築や構造物の用途によく使われる。
• アイボルト： ケーブルやロープを持ち上げ、固定するために設計されています。

ボルトの種類の選択は、特に引張応力とルートエリアを考慮する場合、断面積の計算に影響する。

断面積の重要性

ボルトの断面積は、その耐力を決定する重要な要素です。この面積は、ボルトの引張力、せん断力、圧縮力に対する能力に影響します。正確に計算することで、ボルトが故障することなく、期待される荷重に耐えることができます。

公称断面積

公称断面積は、ボルトがネジ山のない中実の円柱であることを前提としています。これは、ボルトの直径の基準となるものです。この面積の計算式は以下の通りです：

どこだ？

• ( A_n ) は公称断面積。
• (d ）はボルトの呼び径。

引張応力エリア

引張応力面積は、ねじ切りによって除去された材料を計算するもので、引張荷重に対するボルトの強度を理解する上で極めて重要です。引張応力面積の計算式は以下の通りです：

インチ系ボルト用：

メートル系ボルト用：

どこだ？

• ( D ) はボルトの呼び径。
• ( n ) は1インチあたりのねじ山数（インチ系）。
• ( P ) はねじピッチ（メートル系）。

ルートエリア

根元面積は、ねじ山の小径に基づく保守的な尺度であり、セーフティ・クリティカルな用途でよく使用される。計算式は以下の通り：

インチ系ボルト用：

メートル系ボルト用：

実践例

例1：公称面積の計算

呼び径0.5インチのボルトの場合：

例2：引張応力面積の計算（インチ系列）

直径0.5インチ、ねじ山13個/インチのボルトの場合：

例 3：ルート面積の計算（メートル系列）

直径12mm、ピッチ1.75mmのボルトの場合：

実践的な考察

エンジニアリング用途では、適切な断面積の選択は、特定の要件と安全マージンに依存します。公称面積は初期推定に役立ちますが、引張応力面積とルート面積は、耐荷重計算により正確な指標を提供します。正確な計算を行うことは、建設から機械製造まで、様々な用途におけるボルトの強度と信頼性を確保するために不可欠です。

ボルトの断面積の実用例

エンジニアリングや設計において、ボルトの断面積はボルト接合部の性能と安全性を決定する上で極めて重要です。このセクションでは、このパラメータが実際の場面でどのように活用されているかを探ります。

せん断応力計算

ボルトは、特に部材が重なり合う重ね継手のような構造的接合部では、せん断応力を受けることが多い。ボルトが受けるせん断応力は、次のようにして計算します：

ここで、( V ) はボルトに作用するせん断力、( A_s ) は断面積である。荷重が2つのせん断面に分散される二重せん断構成では、断面積は2倍とみなされます。例えば、断面積50 mm²のボルトに1000 Nのせん断力が作用した場合、せん断応力は次のようになります：

正確なせん断応力計算により、ボルトが破損することなく荷重に耐えられることを保証します。

引張応力計算

引張応力は、ボルト接合におけるもう一つの重要な要素です。引張応力((σ))は次のようにして計算します：

ここで、( F )は引張力、( A_t )はボルトの引張面積で、通常はねじ部の断面積である。例えば、引張面積78.5 mm²のボルト（呼び径10 mmのM10ボルトに相当）に2000 Nの引張力がかかると、引張応力は次のようになります：

適切な引張応力計算は、予想される引張荷重に耐えられるボルトを選択するのに役立ち、故障を防ぎます。

ベアリング応力計算

ベアリング応力は、ボルトで締結された材料の局部的な損傷を防ぐために非常に重要です。ベアリング応力(Σ)は次式で与えられる：

ここで、( F )は力、( d_{nom} )はボルトの呼び径、( t )は材料の厚さである。例えば、呼び径12mmのボルトが厚さ10mmの板を1500Nの力で締結する場合、耐力は次のようになります：

この計算により、耐力は材料の耐力以下に保たれます。

ボルトの選択

適切なボルトを選ぶには、予想される荷重に対応できる断面積を考慮する必要があります。ボルトの種類や材質は、特定の用途に応じて使い分けられます。例えば、構造フレームには高強度鋼のボルトが選ばれ、海洋環境では耐食性に優れたステンレス鋼のボルトが好まれます。断面積は、ボルトの応力に対する耐力を決定するのに役立ちます。

負荷分散

複数のボルトがある設計では、合計の力はボルトに分配される。ボルト1本あたりの力は、接続力をボルトの本数で割って計算します。各ボルトの断面積から各ボルトにかかる応力を求め、均等な荷重分布を確保します。

予荷重と関節の硬さ

予圧とは、取り付け時にボルトにかかる最初の張力のことで、ジョイントの剛性と荷重分布に影響します。予圧により、ジョイント部材はクランプされたまま圧縮されます。接合部の剛性は、ボルトとクランプ部品の相対的な剛性によって決まります。ボルトに適切な予圧をかけることで、接合部の安定性と信頼性が高まります。

設計基準と安全係数

ボルト接合部の設計には、ユーロコード3（EN1993）やAISC360-10のような業界標準を遵守する必要があります。これらの規格は、ボルトの強度を評価するための基準を規定しており、断面積を含む計算が組み込まれています。安全係数と材料特性は、接合部が適用される荷重を効果的かつ安全に処理できることを保証するために考慮されます。

まとめると、ボルトの断面積は、様々な工学的、設計的用途に不可欠である。このパラメータを正確に決定し適用することで、様々な荷重条件下でのボルト接合部の構造的完全性と性能を確保することができます。