リベット接続の計算を知る：エキスパートガイド

リベット接続の主な種類

シングルカバー・バットジョイント

ダブルカバー・バットジョイント

リベットグループの横荷重耐性

上図のような）リベット接合では、計算を簡単にするため、次のように仮定する：

• リベットの方法に関係なく、曲げ効果は考慮されない。
• 外力の作用線がリベット群の断面の重心を通り、同じ群の各リベットの直径が同じであれば、各リベットに作用する力も等しい。

各リベットに作用する力の計算式は次のとおりである：

例

枚の鋼板を4個のリベットで接合する。鋼板とリベットの材質は同じである。リベットの直径はd=16mmである。 鋼板 はb=100mm、t=10mm、P=90KN、リベットの許容応力は[τ]=120MPa、許容降伏応力は[σ_ジェー]=120MPa、鋼板の許容引張応力は[σ]=160MPaである。リベット接合部の強度を計算し、確認しなさい。

(1) リベットのせん断強度：

各リベットに作用する力はP/4である。

各リベットに作用するせん断力は次式で与えられる：

(2) リベットの破砕強度：

破砕によって各リベットに作用する力は次のとおりである：

押しつぶされるリベットの面積は次のとおりである：

(3) 鋼板の引張強さ

考える質問だ：

ダウエルピンAのせん断面の面積。
ダボピンAjyの押し出し面の面積。

追加の質問だ：

に図のような形の穴を開ける。 厚さ5mm 鋼板。鋼板材料のせん断強度の限界を𝜏とすると_𝑏 = に必要な打ち抜き力Fを計算する。 パンチプレス.

解答せん断面の面積は

追加の質問だ：

の最大パンチ力 パンチプレス の許容圧縮応力[]は、P = 400KNである。 パンチ材料 は440MPaであり、鋼板のせん断強度の限界は𝜏 = 360MPaである。パンチが打ち抜くことのできる最小直径dと、打ち抜くことのできる鋼板の最大厚さ𝜹を決定しなさい。

解答パンチは軸方向に圧縮変形する。

鋼板のせん断破壊条件による：

例

2本の鋼鉄製レールを複合梁にリベットで打ち込む場合、接続状況は図aとbのようになる。

各鋼製レールAの断面積は8000mm、各鋼製レールの断面積の自重に対する慣性モーメントはI＝1600×10mmである。リベット間隔sは150mm、直径d＝20mm、許容せん断応力［τ］は95MPaである。梁の内部せん断力Qが50kNである場合、リベットのせん断強度を検証しなさい。上下の鋼製レール間の摩擦は考慮しない。

解決方法上下2本の鋼鉄レールが全体として曲がるとき、上側の鋼鉄レールの断面積には圧縮応力がかかり、下側の鋼鉄レールの断面積には引張応力がかかる。

隣接する断面の曲げモーメントが異なるため、対応する点の法線応力が異なり、そのため上下の鋼製レールの接触面に沿って長手方向に変位する傾向があり、リベットがせん断力を負担する原因となる。

リベットの各列が負担する剪断力は、長手方向距離Sで鋼鉄レールの2つの断面にかかる圧縮（引張）力の差に等しい。

スチールレールが接触面のあらゆる場所でせん断応力を伝えると仮定すると、接触面の幅はbとなる。

S_{ゼットマックス} スチールレールの断面積の中立軸に対する静モーメントを表す。

I_z は中立軸に対する断面全体の慣性モーメント。

リベットのせん断応力は次のとおりである：

リベットのせん断応力は強度基準を満たす。

ねじり荷重を受けるリベット・アセンブリ

ねじり荷重を受けるリベット・アセンブリ（図参照）。

リベット・アセンブリの断面の重心を0点とする。

鋼板上の任意の直線（OAまたはOBなど）が回転後も直線であると仮定すると、各リベットの平均せん断ひずみは、リベット断面の中心から点Oまでの距離に比例する。

各リベットの直径が同じであれば、各リベットにかかる力は、リベット断面の中心からリベット組立断面の中心Oまでの距離に比例し、その方向は点と中心Oを結ぶ線に垂直である。

P_i は各リベットに作用する力を表し、a_i は、与えられたリベットの断面の中心からリベット組立体の断面の重心までの距離を表し、Oと表記される。

偏心横荷重を受けるリベット組立体（図a参照）。

リベット・アセンブリに作用する偏心荷重Pを重心点Oに単純化すると、重心点Oを通過する力Pとモーメントが得られる。 m = Pe 点Oを中心に回転する。

同じリベット組立体の各リベットの直径が同じであれば、横力Pによって引き起こされる力P1′とモーメントmによって引き起こされる力P1 "を計算することができる。各リベットに作用する力はP1′とP1 "のベクトル和である。各リベットにかかる力P1を決定した後、最大力を持つリベットのせん断強度と圧縮強度を別々にチェックすることができる。

例

外力 P は 12 kN であることが知られている。リベットの直径は 20 mm であり、各リベットは単一せん断を受ける。最大力の下でのリベット断面の最大せん断応力を計算しなさい。

解決策

リベット組立体はx軸に関して対称であり、回転中心はリベット2とリベット5を結ぶ線とx軸との交点である点Oにある。

1.点Oへの力Pを単純化すると、次のようになる：

P = 12 kN。

m=12 0.12=1.44KN.m

2.回転中心を通る力Pの作用の下で、各リベットが同じ直径と材質であることを考慮すると、各リベットにかかる力は等しい。

3.モーメントmの作用の下で、各リベットが負担する力は、リベットから回転中心までの距離に比例する。

バランス方程式によれば

方程式を解くとこうなる：

だから

4.各リベットの力図を描き、ベクトル Pi'と Pi "を組み合わせて、各リベットに作用するせん断力の合計を、その大きさと方向を含めて求めなさい。リベット 1 とリベット 6 が最大力を負担し、最大力の値は次のとおりであると結論づけられる：

リベット断面のせん断応力は次のとおりである：