JIS F 1034-6:2020 舟艇―船体構造―スカントリング―第６部：構造材配置及び詳細設計 | ページ 8

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                                                                F 1034-6 : 2020 (ISO 12215-6 : 2008)
                                          附属書B
                                          (参考)
                 接着又はリベット接合におけるせん断応力の決定
B.1  一般
  この附属書は,JIS F 1034-5の附属書G及び附属書Hで規定する防とう材解析法の適用について示すも
のであり,防とう材の接合に関し,特定の項目だけを扱う。
B.2  防とう材内のせん断応力及びせん断流れ
  JIS F 1034-5の附属書Hに規定するハット形防とう材の例を使用する(図B.1参照)。
                                                                      単位 mm
                NA   中立軸
                h    防とう材高さ
                tP   プレート厚さ
                tw   ハット形防とう材ウェブの総厚さ
                                    図B.1−ハット形防とう材
  せん断流れq(N/mm)は,JIS F 1034-5のH.2.1.7で規定する。
  1 mm幅のプレートストリップに対し,式(B.1)を適用する。
                              Q E
                         q=F        (B.1)
                             E INA
  そして,防とう材に対し,式(B.2)を適用する。
                            F E A zCANA
                         q                  (B.2)
                                E INA
                      ここに,      F :  最大せん断力(N)
                                    Q :  断面一次モーメント(mm3)
                                     E :  防とう材弾性係数(N/mm2)
                                E×INA :  防とう材とプレートとを組み合わせた全体の中立軸周りに
                                          対する曲げ剛性(N/mm2)

――――― [JIS F 1034-6 pdf 36] ―――――

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F 1034-6 : 2020 (ISO 12215-6 : 2008)
                                    A :  防とう材の外縁までの横断面積(mm2)
                                 zCANA :  中立軸に対するAの重心の高さ(mm)
  JIS F 1034-5の表H.4の23段目では,せん断流れの数値は,防とう材トップ又はボトムの0 N/mmから
中立軸(NA)の255 N/mmまで変化し,プレートとフランジとの間の接着部で225 N/mmとなっている。
  JIS F 1034-5の表H.4にあるように,重要なのは積層又は接着の強度である。ボトムとフランジとの間
の平均せん断応力,τave(N/mm2)は,式(B.3)による。
                              225
                         τave= =.225 (B.3)
                              100
  その準拠係数cfは,式(B.4)による。
                              dτ 2.8
                        cf             .364 (B.4)
                              ave .225
B.3  積層又は接着における設計せん断応力
  この附属書で記載している方法では,接着の強度を重要とみて,初めに積層又は接着部の設計応力がど
れほどなのかを算定する。
  積層又は接着部内の応力分布は複雑である。せん断流れ及びせん断応力に関する式(B.1)式(B.4)は単純
化したもので,応力集中の計算に対しては用いることはできない。さらに,接着剤の粘弾性的性質は,ク
リープを抑え,接着力の耐用年数を確保するために,設計応力を低く保つことが求められる。
  以上から,接着の設計応力は,FRP,木材,金属などの材料よりも高い安全率が求められる。
  したがって,接着部の設計応力τdbond(N/mm2)は,式(B.5)による。
                        τdbond=0.2τubond (B.5)
                      ここに, τubond :  接着部内の限界せん断強度(N/mm2)
  特定の試験値が与えられていない場合は,表B.1のデータを用いてもよい。
                     表B.1−積層又は接着部内のせん断応力の呼び値及び設計値
                                                                       単位 N/mm2
                      接着         接着部内の限界せん断強度接着部内の設計せん断応力
                                             τubond                τdbond
              ポリエステル又はビニル         15                    3
              エステルの樹脂又はパテ
              低温硬化エポキシの樹脂         27                    5.4
              エポキシの樹脂又はパテ         40                    8
  JIS F 1034-5の表H.4で,表の下段はこの接着強度を表している。ポリエステルの樹脂又はパテの場合,
接着部内の設計せん断応力は,表B.1にあるように3 N/mm2とする。したがって,準拠係数cfは,次の計
算式による。
                              τ
                              dbond  3
                        cf                .133
                              avebond.224
  他の接着防とう材の場合,特に木材の場合,接着の強度評価のために同じ方法を用いる。しかし,JIS F
1034-5の附属書Gで与えている防とう材の寸法では,接着部の応力は問題ではない。

――――― [JIS F 1034-6 pdf 37] ―――――

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B.4  接着幅係数kjの値
  7.2.3.5で規定しているkjの値は,表B.2で計算されており,表B.1に記載の樹脂又はパテの接着部内設
計せん断応力の最初の二つの値を使う。また,ウェブに関しては,JIS F 1034-5の表C.4 a)及び表C.4 b)
の規定値を使っている。τd及びkjの値は,整数の値に四捨五入しており,baは接着の幅である。
    注記 JIS F 1034-5の表H.4で,接着部におけるせん断流れ(225 N/mm)が,NA上(255 N/mm)よ
          りも僅かに小さいことが確認された。また,表B.2で与えられる値が僅かに安全側に出ている
          ことも確認された。
                                  表B.2−限界及び設計接着強度
     ポリエステル又はビニルエステルの樹脂,接着剤        低温硬化エポキシの樹脂,接着剤
                     又はパテ                                      又はパテ
  表B.1の   接着の設計せん断応力に対するba/twの値表B.1の  接着の設計せん断応力に対するba/twの値
  積層接着     層間(面外)                     積層接着
                                7.2.3.5における接着           層間(面外)  7.2.3.5における接着
  剤又はパ     せん断強度         幅係数の値   剤又はパ    せん断強度        幅係数の値
  テの設計    JIS F 1034-5の                    テの設計   JIS F 1034-5の
  せん断応      附属書C                         せん断応     附属書C
     力                                             力
    3.0                                            5.4
   ガラス MR a)   B   Quad c)   MR a)   B Quad c) ガラス MR a)   B  Quad c)
                                                                             MR a)   B  Quad c)
   含有率  τd ±45 b) τd       ±45 b)      含有率  τd ±45 b)τd       ±45 b)
     Ψ           τd                              Ψ          τd
                 N/mm2                                          N/mm2
    0.35    33   59    36    11   20   12    0.35    33   59   36   6    11   7
    0.40    35   63    39    12   21   13    0.40    35   63   39   6    12   7
    0.45    37   67    41    12   22   14    0.45    37   67   41   7    12   8
    0.50    39   70    43    13   23   14    0.50    39   70   43   7    13   8
    0.55    41   74    45    14   25   15    0.55    41   74   45   8    14   8
    0.60    43   77    47    14   26   16    0.60    43   77   47   8    14   9
  注記 網掛欄は,計算によって得られた重要な数値である。
  注a)   R=マット/ロービング
    b)   B±45=ダブルバイアス±45°
    c)   uad=バランスのとれた4軸方向(0/45/90/-45)
B.5  せん断流れの概算評価
  せん断流れの概算評価は,せん断力Fdをトップとボトムフランジの重心間距離で除すことによって求め
る。この方法は,予備的な計算にだけ用いることができる。
  JIS F 1034-5の表H.4の例を使うと,総高さが121 mmであるので,トップの2枚のフランジの半厚さ(7/2
=3.5 mm)が差し引かれ,ボトムフランジ,プレート(10/2=5 mm)の半厚さが加わる。よって,概算評
価heqの高さは,121−3.5−5=112.5 mmとなる。概算せん断流れq(N/mm)は,次の式で求める。
                             d  26 950
                         q              240 N/mm
                             eq 1125.
  この値は,255 N/mmでの最大値と225 N/mmの接着フランジでの値との中間となっている。
  この数値は,概算評価値として用いることができる。また,1.1倍してより安全性の高い評価値として用
いることができる。

――――― [JIS F 1034-6 pdf 38] ―――――

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F 1034-6 : 2020 (ISO 12215-6 : 2008)
B.6  リベット接合
B.6.1 理論
  B.3B.5の接着に関しての説明にあるように,せん断流れの計算の後,各リベットに作用する力fr(N)
は,式(B.6)によって計算する。
  なお,リベット防とう材の略図を図B.2に示す。
                             q sr
                         fr =     (B.6)
                               nr
                      ここに,   sr :  リベットの間隔(mm)
                                  nr :  列ごとのリベットの数
          ba 接着幅
         be プレート接着部の有効幅
         dr リベット径
         h  パネルの中心高さ,又は満載喫水線から防とう材中間部までの高さ
         nr 列ごとのリベットの数
         sr リベット間隔
         ts 防とう材フランジ厚さ
                                  図B.2−リベット防とう材略図
B.6.2 設計基準
  リベットに対する力frは,リベットが伝達できる設計応力で,式(B.7),式(B.8)及び式(B.9)のうち,最も
小さい値を超えてはならない。
  せん断面においてリベットに対する力frs(N)は,式(B.7)による。
                             τd πrd 2
                         frs            (B.7)
                                 4
  防とう材ボトムフランジにおいてリベットが受けるベアリング力frbstiff(N)は,式(B.8)による。
                        frbstiff=1.8×σd×dr×ts (B.8)
  プレート側においてリベットが受けるベアリング力frbplate(N)は,式(B.9)による。
                        frbplate=1.8×σd×dr×tp (B.9)
                      ここに,   dr :  リベット径(mm)
                                  τd :  JIS F 1034-5による防とう材リベットの設計せん断応力

――――― [JIS F 1034-6 pdf 39] ―――――

                                                                                            37
                                                                F 1034-6 : 2020 (ISO 12215-6 : 2008)
                                        (N/mm2)
                                  σd :  JIS F 1034-5による防とう材の設計引張応力(N/mm2)
                                   ts :  防とう材フランジの板厚(mm)
                                  tp :  プレート板厚(mm)
B.6.3 試算例
  表B.3及び表B.4に示す試算例は,3 mm厚のアルミニウム防とう材がリベットで4 mm厚プレートに接
合し,両部材の材質はEN AW-5083 H111で,リベットはEN AW-5383 H34(JIS F 1034-5の表F.1参照)で
作る。
                                   表B.3−リベット接合の計算
           主要データ                   リベットの分析              防とう材フランジの分析
せん断流れq      100.0 N/mm  リベットせん断   70.7  N/mm2        −         −     −
                                応力τ
リベット直径       6    mm   せん断準拠係数    1.07   −         −         −     −
                                τd/τ
リベット間隔      40    mm   ベアリング厚さ    3.0   mm    ベアリング厚さ   3.0   mm
列ごとのリベッ     2     −  リベットベアリ  111    N/mm2  フランジベアリ 111    N/mm2
トの数nr                       ング応力                        ング応力
要求強度/      2000     N   ベアリング        2.12   −   ベアリング       1.83   −
リベット                       準拠係数σdb/σ                 準拠係数σdb/σ
             表B.4−JIS F 1034-5の表F.1に基づいたリベット及びプレートの機械的性質
     特性           リベット材料EN AW-5383 H34             防とう材材料EN AW-5083 H111
  引張り    σdリベット               131   N/mm2 σdリベット               113   N/mm2
  せん断    τdリベット                76   N/mm2 τdリベット                65   N/mm2
  ベアリング                         236
             σdbリベット=1.8σdリベット     N/mm2 σdbリベット=1.8σdリベット
                                                                                 203   N/mm2
  この例では,せん断流れの重要性によって,2列の6 mm径リベットを要求している。制限条件は,リ
ベットのせん断応力が準拠係数で1を上回ることである。
  なお,ベアリング条件は重要ではない。

――――― [JIS F 1034-6 pdf 40] ―――――

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