高力ボルト摩擦接合と接着接合の併用法の力の伝達の解明と設計法の確立

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K04585
• Research Institution: Kansai University
• Principal Investigator: 石川 敏之 関西大学, 環境都市工学部, 准教授 (00423202)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 接着 / 高力ボルト / はく離 / せん断遅れ / 引張試験

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，損傷した鋼橋に対して，効率的な当て板補修が行えるように，高力ボルト接合と接着接合の併用法の設計方法を提案することを目的としている．具体的には，高力ボルト接合と接着接合の併用工法の設計法を確立するために，高力ボルト接合と接着接合併用に対する載荷試験，荷重伝達のモデル化，有限要素解析などを実施し，荷重伝達機構を解明する．
高力ボルト接合と接着接合の併用に対して，接合面全面に接着剤を塗布し，高力ボルト接合した試験体の引張試験を実施した．その結果，接着接合は，接着剤部ではく離破壊が生じるまでは，接着接合に近い挙動を示した．したがって，接着剤が有効に働いている場合は，高力ボルト接合と接着接合の併用は，接着接合として考えられると言える．また，解析的にも評価を行い，高力ボルト接合と接着接合の併用の力の伝達は，接着接合に近いことを確認した．
接着剤による力の伝達の遅れを評価するせん断遅れ理論を用いた当て板接着鋼部材の応力評価も実施した．接着剤を全面に塗布した場合は，接着接合に近いことから，これまでの接着接合に対するせん断遅れ理論が適用できると考え，応力分布を比較した．その結果，ボルト孔による影響があるものの，力の伝達が同様な傾向であることが明らかになった．また，高力ボルト接合と接着接合を並列にした接合法に対しては，接着部分を接着剤によるせん断遅れ理論，高力ボルト接合部をバネによるせん断遅れ理論を適用することで，解析値や実験値と同様な力の伝達となることを明らかにした．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究では，損傷した鋼橋に対して，効率的な当て板補修が行えるように，高力ボルト接合と接着接合の併用工法の設計方法を提案することを目的として，高力ボルト接合と接着接合の併用工法の設計法を確立するために，（１）高力ボルト接合と接着接合の併用（合成法と混合法）に対する荷重伝達機構の解明，（２）接着剤の種類による影響，（３）高力ボルト接合と接着接合の併用に対する限界状態の定義と設計法の確立を目的としている．
令和元年度は，（１）の高力ボルト接合と接着接合の併用に関する荷重伝達の解明として，引張試験，有限要素解析および理論的な評価を実施しており，ほぼ計画通りに検討ができていると考えている．また，解析的評価や理論的評価による力の伝達が，実験結果に近いことが明らかになったので，接着厚さや接着剤の種類（弾性係数の違い）による評価の検討が可能になったと考える．

Strategy for Future Research Activity

令和2年度は，令和元年度に引き続き（１）高力ボルト接合と接着接合の併用（合成法と混合法）に対する荷重伝達機構の解明と，（２）接着剤の種類による影響について評価を行う．
令和元年度の研究成果により，解析的あるいは理論的に力の伝達をある程度評価できることが明らかになったので，（１）に対してはパラメトリックに理論解析を実施する．（２）の接着剤の種類による影響に関しても，力の伝達に影響を及ぼす接着剤の弾性係数の違いに対して，有限要素解析や理論解析によって評価する．また，接着強度については，基礎的な接着試験を実施した評価を行う．（１），（２）の評価を元に，高力ボルトと接着接合の併用した試験体の載荷試験を実施する．

Causes of Carryover

本研究では，試験体の引張試験毎に，その成果と解析的評価を比較評価して，次の試験へ反映させて，次の試験を効率的に行うために，試験体の数を変えたり，ひずみ計測位置を変えたりしたことにより，計画していた経費の使用に至らなかった．
令和2年度は，令和元年度の成果を受けて，理論解析的評価が事前に行えるため，早い段階で試験を実施でき，計画的な経費の利用が可能であると考えている．