마찰계수/토오크

토오크 계수치

1) 마찰접합고장력볼트의 토오크규격( JIS )
토오크 계수치는 볼트, 넛트의 나사형상, 핏치, 나사간의 마찰 및 넛트와 와셔와의 마찰영향에 의한 것입니다만, 그것을 정리하면 실제 아래의 공식으로 나타납니다.
볼트의 체결은 넛트에 일정한 토오크를 부여하고, 그것에 따라 소정의 볼트 축력을 가하는 토오크 콘트롤법을 대다수 사용하므로, 볼트를 셋트한 토오크계수치 규정이 설계에 반영되고 있습니다. 그리고 이 제품은 시공상, 어떤 수량을 정한 것으로서, 토오크 계수 치는 그 합계 평균치를 구하고, 또 그 편차도 적도록 요구되고 있습니다. 아래표에 제조LOT의 토오크 계수평균치 및 표준편차를 규정하고 있습니다.
볼트셋트의 종류에는 A종, B종 2 가지로서 올바른 제조방법으로 되어 있다면, 토오크에 대하여 특별한 표면처리하지 않은 볼트셋트는 B 범위에 들어가고, 토오크 안정 처리된 볼트셋트는 보통 A 범위에 속합니다.
A에 있어서, 토오크 계수의 평균치 하한선은 1970년에 개정, 0.120에서 0.110으로 개정되었습니다. 표면처리기술이 진보함에 따라 토오크 계수 치가 낮은 것도 용이하게 제조하게 되었으며, 이 정도( 0.110 )까지 토오크 계수치가 낮더라도 진동등에 의한 넛트 풀림에는 영향이 없다고 판단되기 때문에 그 개정된 이유를 들 수 있습니다.
현재 체결공구의 능력을 생각하면 강도가 높고, 볼트의 굵기가 큰 볼트에서는 토오크 계수치가 낮은 A의 볼트 세트가 요구됩니다. 단, 표면처리는 온도변화, 시간경과등에 대한 변동이 적은 것을 선택할 필요가 있습니다.
표준편차는 토오크계수치 A, B 각각 중앙치에서 8% 이하가 표준으로서 규정합니다.
넛트에 일정한 회전량을 가하고 소정의 볼트 축력을 얻는 넛트 회전법의 경우 토오크 콘트롤법에 비해 토오크 계수치에 관한 엄격한 성능을 필요로 하지 않는 것이 이점이 있습니다.
그러나 계수 치가 극단적으로 크면 비틀림 영향으로 볼트의 축력, 최대 넛트 회전량에 악영향을 주기도 합니다.
볼트체결작업이 용이한 넛트 회전법의 경우에서도 토오크 계수는 낮은 쪽이 바람직하며, 이런 여러 가지를 고려한다면 A종 쪽이 적절합니다.

2) 토오크 계수의 등급

등 급	B	A	S
적 용 볼 트 규 격	M 16 이하	M20, M22, M24, M27	M 30 이상
토오크 계수의 범위	0.190 ∼ 0.150	0.150 ∼ 0.110	0.120 ∼ 0.080
표 준 편 차	0.013	0.010	0.010

3) 고장력볼트의 경우 볼트가 풀릴 염려는 없는가? 에 대해서
강구조물을 볼트로 접합하는 경우 고장력볼트 접합 및 중볼트에 의한 접합을 허용하고 있습니다. 중볼트 접합의 경우 일본건축 기준법 시행령에 따라 풀림방지에 대한 처치를 의무로 하고 있지만, 고장력볼트에는 이러한 규정이 없습니다. 볼트의 풀림에는 2 가지 형태가 있습니다. 첫 번째는 넛트가 풀리지 않고 축력이 감소되는데 이것을 이완작용(RELAXATION)이라고 합니다. 이것에 의한 축력저하분이 고려되어 접합부의 허용치가 설정되어 있기 때문에 통상적인 사용방법으로 하면 문제는 없습니다. 두 번째는 넛트가 진동 및 접합면의 미끄럼 반복으로 풀림회전이 발생하는데 규정된 체결력으로 체결하면 이러한 염려는 없습니다. 따라서, 고장력볼트의 마찰접합에 의한 경우는 고장력볼트의 풀림에 대하여 고려할 필요는 없습니다.

마찰계수(미끄럼)

일반적으로 강재의 마찰접합면도 표면처리를 하고 있기 때문에 미끄럼계수 문제가 있습니다. 다크로 처리한 강재를 접합하여 미끄럼 시험을 행하면 0.43에서 0.50 평균 0.46정도의 높은 미끄럼 계수가 나옵니다. 아래의 표에는 다크로 처리한 강재, 전기아연도금한 강재, 용융도금한 강재의 미끄럼계수 결과를 표시했으며, 다크로 처리한 강재의 미끄럼계수 치는 다른 처리보다도 높게 나타났다는 것을 알수 있습니다.

표 . 미끄럼계수의 시험 결과

부 재 표면처리	체결방법	설계마찰 내력(tonf)	체결축력 (tonf)	미끄럼하중 (tonf)	미끄럼내력 비(≥1.2)	미끄럼계수 치(≥0.2)	넛트 회전각도		볼트 종류
부 재 표면처리	체결방법	설계마찰 내력(tonf)	체결축력 (tonf)	미끄럼하중 (tonf)	미끄럼내력 비(≥1.2)	미끄럼계수 치(≥0.2)	좌	우	볼트 종류
전기아연	Nut측에 角Washer	4.24	11.80	6.60	1.56	0.28	250	165	CW COAT T/S F10T 고장력볼트 M16 X 60
				8.00	1.89	0.34	200	320
				6.72	1.58	0.28	230	215
					1.68	0.30	230
	Bolt,Nut 양측에 丸Washer			5.84	1.38	0.25	60	55
				6.36	1.50	0.27	60	60
				6.98	1.65	0.30	60	60
					1.51	0.27	59
다크로처리	Nut측에 角Washer			11.24	2.65	0.48	180	230
				12.34	2.91	0.52	230	195
				12.46	2.94	0.53	215	190
					2.83	0.51	207
	Bolt,Nut 양측에 丸Washer			10.04	2.37	0.43	60	60
				12.06	2.84	0.51	60	60
				10.28	2.42	0.44	70	70
					2.54	0.46	63
용융아연	Nut측에 角Washer	3.14	12.4	6.72	1.97	0.27	120	120	용융아연도금F8T M16 X 60
				5.96	1.75	0.24	120	120
				4.00	1.17	0.16	120	120
					1.63	0.22	120

평균 치 : 하늘색 수치는 평균치 입니다.
체결시험 : CW COAT T/S 고장력볼트 (F10T)의 축력시험은 5개의 평균치입니다.
용융도금한 고장력볼트(F8T)는 과거의 실적 치를 참고로 사용했습니다.
체결시기 : 각 표면처리 첫 칸의 수치는 미끄럼 시험 당일에 그 이외의 것은 1주일 전에 체결하였습니다.