規格編

　なるべく使用しないことが望ましいという意味です。
　JIS B ll86 の解説によれば、
「ボルトの機械的性質による等級のうち、F11T を括弧付きとした。F11T はF10T に比べ使用実績が少ないうえ、遅れ破壊(*)の問題が完全に解決されていないことも明らかとなってきたので、なるべく使用しないことが望ましいと考えたためである。」とされています。

(*)

遅れ破壊とは、別名静的疲労破壊と呼ばれ、静的な引張応力状態に置かれた高強度部材が、ある時間経過後に突然脆性的に破壊する現象である。
　主たる原因は、製造工程やあるいは使用環境から鋼中に進入した水素がねじ部や腐食ピット等の引張応力集中部近傍に集合して、破壊を引き起こす、いわゆる水素脆化機構によるものと考えられている。高力ボルトでは、旧規格の F13T及び現規格で（　）付になっている F11Tに発生した。

　建築と土木（橋梁）とで規格の内容に違いがあり、それぞれの立場で、使用されているので統一規格にするのは現状では難しい。なお、建築はボルトメーカー毎に国土交通大臣の認定を得たものが、JIS規格品と同等に使えることになっています。

　JSS Ⅱ-09規格では、M16～M30までの規定で、M12は規定されていません。

　所要性能を発揮するのに適した材料の選択を自由にして、より優れた製品の開発を期待しているからです。JIS B 1186 解説によれば、
「ボルト、ナット及び座金の材料とその加工方法は特に規定していない。これは所要性能を発揮するのに適した材料、加工方法の選択を自由にして，より優れた製品の開発を期待したものであり、最近ではボルト用材として、低炭素系材料にMn 、Cr 、B を添加し焼入性能を向上させたいわゆる低炭素ボロン系材料が多用されている。」とされています。

　現在、建築及び土木に使用されている高力ボルトは、高力六角ボルト(JIS B 1186)
とトルシア形高力ボルト（JSS Ⅱ-09）との２種類があり、高力六角ボルトはF10T、トルシア形高力ボルトはS10T としています。これらは、それぞれのボルトの機械的性質による等級を示す記号です。F10T のF は、 Friction （摩擦）のFを表しており、S10T のS はStructural（構造）のSを表しています。10 は引張強さ1000N/㎟ の略号であり、T はボルトの引張試験による引張強さであるTensile Strength のT です。

　トルシア形高力ボルトの頭部形状は、リベットと同様に丸頭であり、高力六角ボルトと形を異にしています。頭部の大きさ（頭部座面径）を高力六角ボルト（Ｄ1）より大きくし受圧面積を広くすることにより、ボルト軸力の減衰率などの性能が高力六角ボルトと同等であるため、頭部側に座金を使用する必要はありません。
　本性能に基づき、国土交通大臣の認定を取得しています。
<参考文献>「トルクシャー型特殊ボルトの締め付け管理」橋梁と基礎20　1977.08
　なお道路協会規格によれば長締めの場合は頭側にも座金が必要と規定されていますので、該当する工事の場合はご注意ください。

　JIS B 1186 及びJSS Ⅱ-09には、ボルトの首下長さの基準寸法（ℓ ）やねじ長さ（ｓ）が表１のように規定されており、特に必要がある場合は指定により表以外のものを使用することができるとされています。
　ここで、基準寸法以外のℓ については原則として10㎜ピッチと考えて下さい。ℓ寸法は、通常は締付け長さに、ねじの呼びによって決まる一定値（表２）を加えた長さを、２捨３入又は７捨８入することにより決まってきますが、基準寸法以外のボルトの場合は品揃えが充分でないことから、余長の許容差（ねじ１山～６山の長さ）を利用することによって、10mmピッチでも充分対応できますので、10ｍｍピッチでも良いこととしたものです。
　またｓ寸法は、遊びねじ長さ(注1:P17.図6に記載あり)を一定にして、締付け時のボルトの変形能をできるだけ一定にするために、高力六角ボルト、トルシア形高力ボルトとも呼び径毎にそれぞれ表１に示す長さとしています。なお、参考までに橋梁工事に於いてゆるみ止めなどの目的のためにダブルナット方式にする場合がありますが、その場合は、ねじ長さ70ｍｍ（一部メーカーは65ｍｍ）に統一しています。

　JIS B 1186-1995 及びJSS Ⅱ-09-1996 では、ナットの硬さは、F10 のナットで最小値が95HRB 、最大値が35HRC と規定されています。ここで、最小値と最大値とで、硬さのスケールが異なるのは、測定におけるHRB 及びHRC の限界を考慮に入れているからです。
　即ち、95HRB をC スケールに換算すると、16HRC となりますが（SAE J 417 “硬さ換算表”参照）これはC スケールでの下限（18.8HRC ）を下回っているためにB スケールで規定することになります。逆に、35HRC をB スケールで換算すると108HRB となりますが、これはB スケールの上限（100HRB ） を上回っているために、C スケールで規定することになります。
　いずれもユーザーの理解が得にくいためJIS B 1186-2013及びJSS Ⅱ-09-2015では下限を20HRCとし、使用単位を統一しています。

　JIS B 1186の解説によれば、
「座金F35は、JIS B 1256（平座金）に規定されている座金に比較して厚さが厚く、そのうえ熱処理も施されて硬化しており、容易に識別することができるので、記号は表示しないこととなっている。」とされています。
なお、受渡し当事者間の協定により、製造業者の登録商標又は記号を表示しても差し支えありません。

　座金には、片側のみ面取り加工が施される規格となっています。この座金を高力六角ボルトに使用する場合、面取り部がボルト首下（ｒ）と干渉しないように注意する必要があります。また、ナット側に使用する場合についてもナットと接する側が面取り部となるように取付けます。（図１参照）
　ところで、高力ボルトとして特に重要な品質としては、トルク係数値があります。トルク係数値は、ナットと座金が接する部分とボルト・ナットのねじ面の粗さに影響を受けます。このためJIS B 1186 -1995、 JSS Ⅱ09-1996ではトルク係数値への影響を考慮して、ナットと接する面取り側の粗さのみ規定されていました。一方、面取りをしていない側は、被締付け材と接するためボルトの品質上の影響はなく特に規定されていませんでした。しかし、JIS B 1186-2013、JSS Ⅱ 09-2015の改定時には、むしろ座金の粗さを粗くした場合、共回り防止に有効な場合もあることから、粗さ規定は削除されました。なお施工時に座金の裏表を正しく取り付けることは引き続き重要ですので、誤解の無いようにお願い致します。

　ねじの有効断面積 ( A s ) の計算式は、JIS B 1082 「ねじの有効断面積及び座面の負荷面積」に規定されており、（ 1 ）又は（ 2 ）によって求められます。
　なお、以前の有効断面積はA eで示され、その計算式は、（ 3 ）式で現されるものであり、
A s より僅かに大きくなります。

図２　ねじの有効断面積

表３　ねじの有効断面積

ＡｓとＡｅ
　Ａｓ：Ｓtress Ａrea （JIS Ｂ 1082）
　Ａｅ：Effective Ｓectional Area（有効断面積）（機械用語辞典　Ｓ47.9）

　JIS B 1186-2013によれば、
「ボルト、ナット及び座金には、それらの品質に有害な影響を与えない潤滑及び防錆処理を施すことができる」となっているが、溶融亜鉛めっきを施したナットには、ねじの勘合をスムーズにするためにオーバータップを施していることと、座金の硬さがJISのF35と異なることから、JISの対象外としています。
　現在、溶融亜鉛めっき高力ボルトのセットがJIS B 1186：F8Tと同等の品質であることで、国土交通大臣の認定を得て実用に供しています。このため、国土交通大臣の認定を得たボルトメーカーのものでなければ使用できません。

　トルク係数値Ａ(0.110～0.150)とＢ(0.150～0.190)を比較した場合Ａ(トルク係数値を小さくする)にする事により、小さい締付けトルクで所要の張力（軸力）を得ることができます。
　特にボルトの呼び径が大きくなれば、Ａ、Ｂの差による締付けトルクの差は、大きくなるため、施工性を考慮した場合Ａの方が使いやすい。

　また、トルク法による締付けの場合、ボルト M16 であれば締付けトルクが小さいため、トルク係数値Ａ、Ｂのどちらを使用しても良い。
　ナット回転法による締付けの場合では、ボルトに作用するねじり応力を小さくするためにトルク係数値Ａの方が望ましい。

　ボルトの保管状態と期間が品質に及ぼす影響は、主にトルク係数値の変化の有無によります。ここで、トルク係数値の変化は、保管状態がボルトメーカー所有の倉庫内と同程度の状態である場合、ナットに施した潤滑剤の成分が経時変化を受けるか否かでほぼ決定されるので、ボルトメーカー間で若干の差は予想されますが、３年程度は問題ないとされています。

　焼割れについては、深さ、長さ、幅及び場所のいかんにかかわらず許容しませんが、その他のきずとしてのすじきず、さけきず等については「JIS B 1041、JIS B 1043」が適用されています。JIS B 1186 には明確なきずの判断基準はなく、進展性のないきずについては使用上問題ないと考えられます。

　高力ボルトの曲がりについてはJIS B 1186及びJSS Ⅱ-09 に規定がなく、実用上は鉄骨部材の孔にボルトが挿入できる範囲であれば問題ないと考えられます。
　一般的にTIR／2≦0.0025L+0.05（測定方法は、JIS B 1071ねじ部品の精度測定方法による。TIR は図３におけるダイヤルゲージの振れ幅）であれば問題ありません。
 
　図３　曲がり測定方法（JIS B 1071 による）

　JIS B 0101 によると、下記のように解釈されています。

ボルト (bolt) ：
一般にナットと組んで用いるおねじ部品の総称。
ねじ（screw） ：
ねじ山を持った品物の総称。ボルトと対照していう場合はナットを組まないで用いるおねじを持った品物の総称。

　JSS Ⅱ-09に合格判定値の締付け張力（軸力）が規格値として決められています。
　これは、リラクセーションやピンテール破断時のトルク及びトルク係数値などを考慮した上で設計ボルト張力(軸力)を確保する観点から定められたものです。
　尚、トルク係数値安定の為の潤滑性能が温度で若干変動することを考慮して、温度域によって２種類の規定となっていることに注意が必要です。

　標準偏差の誤差規定として相対標準誤差8％以下と決められていますので、抜取数（ｎ= 5）では標準偏差の誤差が大きくなり、真の標準偏差が得られないためです。

　脱炭とは、炭素と反応する雰囲気の中で鉄鋼を加熱するとき、表面から炭素が失われる現象をいう。JIS B 1051 （炭素鋼及び合金製締結用部品の機械的性質）においては強度区分8.8 (8T相当)以上のボルトについて、ねじ部の脱炭深さが規定されていますが、JIS B 1186 及びJSS Ⅱ-09の規格では脱炭について規定されていません。
　脱炭層の深さが大きいと疲れ強さが減少することが実験で明らかになっていますので、繰り返し荷重を受けやすい機械部品等に使用される高強度ボルトには、熱処理時等に脱炭を生じることのないよう留意する必要があります。
　しかし、鋼構造に使用される高力ボルトの場合は、初期の導入張力（軸力）が大きいため繰り返し荷重がボルトに作用することが少ないので、脱炭についてあまり考慮する必要がありません。

　JIS B 1186解説によれば、
「ボルト、ナット及び座金の表面処理には防錆を目的とするものとトルク係数値の安定を目的とするものがあり、その種類も多く、それらの適否を決めることはむずかしい。従来、防錆に用いられてきたものにはその方法によってはトルク係数値を不安定なものとし、そのばらつきを大きくするばかりでなく、脆性の問題に対しても悪影響を与えることも考えられるので、従来のJISでは一般に表面処理は施してはならないとされてきた。
　しかし使用上の要求からトルク係数値を小さくし、安定させることが可能な表面処理は、有益と思われるので、そのような表面処理は有害な影響を与えない限り部品に施したほうがよいという積極的な考え方から1970年にそれまであった “原則として表面処理は施さない。…”を削除した。
　なお、製品の機械的性質を低下させないこと、気象条件または長期間放置による特性の変化が起こらないことを確認するなど、十分検討して施さなければならない。」とされています。
　以上のことから高力ボルトの表面処理には充分な注意が払われています。これはナットの潤滑処理についても同様です。
　また特にめっき工程では前処理ならびに電解工程において、水素が鋼中に侵入して水素ぜい化割れを起こす危険性があるので、酸洗いを極力避ける等特に慎重な配慮がなされて生産されています。

　JIS B 1186 、JSS Ⅱ-09の解説によれば、
「現状で考えられる材料によった場合、通常の使用状態では、特に規定する必要がないとの考えから、一般的には規定値を定めないで、寒冷地などで衝撃値の保証を必要とする場合には、受渡当事者間の協定によることにした。」とされています。
　衝撃値は極低温域で低下する傾向がありますが、高力ボルトに使用されている材料の衝撃値は構造材に比べ高く、締付け時や締付け後の衝撃外力に対しても、一般的に経験する程度の低温域では、問題にする必要がありません。

　高力六角ボルトでは、使用温度範囲を定めていませんが、トルシア形高力ボルトでは使用温度範囲を0℃～60℃ と明確に定めています。
　セットのトルク係数値は温度により変化する可能性がありますが、高力六角ボルトでは、施工現場において締付け機を調整することにより適正な締付け力を得ることができるため使用温度範囲を定めておらず、使用できる温度範囲であれば施工して差し支えありません。
　しかし、トルシア形高力ボルトでは、施工現場で締付けトルクを調整することはできません。そのためトルク係数値が温度により変化すると、締付け張力（軸力）が変動するのでそれを考慮して温度範囲を定めたものです。ただし、トルシア形高力ボルトも、この使用温度範囲外で施工する必要がある場合には、確認試験などで、所定の張力（軸力）が安定して得られることを確かめた上で使用することは差し支えありません。

　ステンレス鋼高力ボルトは、SSBS 301規格に「構造用ステンレス鋼高力六角ボルト・六角ナット・平座金のセット」として基準化されています。内容は、材質 SUS 630で、形状・機械的性質・セットのトルク係数値は全てJIS B 1186と同じです。

　高力ボルトの使用方法は、摩擦接合又は引張接合であり、適切な締付け張力(軸力)が導入されていれば、ボルトに掛かる繰り返し荷重は少なく疲労強度は考える必要はありません。