JP2003200404A - 材料湾曲加工方法及び加工用材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小さい曲げ応力で木材を湾曲加工する。 【解決手段】 板状木材１、２、３及び４を積重ね、そ
の積重ね面５、６及び７においてその両側に位置する板
状木材をその両側に位置する板状木材の内部で楔状に拡
がった結合材９、９・・・によって結合して複合木材１
０を得る。この複合木材１０に積重ね面に直交する方向
の応力を与えて湾曲させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円弧状に湾曲した
梁、壁面や屋根の芯材などを得るために主として木材を
湾曲加工する方法、並びにこのような湾曲加工を可能に
する複合材料に関するものである。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】円弧状の縁を持った
窓、円筒面を持った壁、天井、屋根等を木材で製作する
には、湾曲した角材が必要である。また、これらをコン
クリートで作る場合にはそのような形状の型枠が必要で
ある。しかし従来は角材の湾曲には建築現場で所望の形
状に木材を湾曲させ得る適当な方法が存在しなかった。
従って本発明が角柱状の木材に、一方向に対しては十分
な曲げ強度を保たせながら、これと直交する方向に容易
に湾曲させることができる複合木材を提供し、かつこれ
を用いて湾曲した木造構造物を製作しようとするもので
ある。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明による複合材料
は、所要の長さの板状材料を所要枚数積重ね、相隣る材
料同士を結合材によりその全長にわたって結合したもの
である。相隣る材料の積重ね面から見ると、この結合材
はその両側の材料内へ向かって楔状に開いているので、
積重ねた材料の端面から各積重ね面内へ結合材を押込む
ときは、この積重ね面で両側の材料同士を結合すること
ができる。

【０００４】結合材の望ましい端面形状はＸ字形である
が、１対のく字形材料の組合せ、平板状材料とく字形断
面の材料の組合せ、鼓形断面の材料等適宜のものを使用
することができ、これに用いる材料としては鉄、アルミ
ニウム等の金属または合成樹脂が適当である。

【０００５】上述の複合材料は、積重ね面に平行な方向
の曲げ荷重に対しては、同じ断面寸法の角材以上の曲げ
強度を示すが、これは折れ易い節部分が分散されるため
と考えられる。そしてこれと直交する方向の曲げ強度は
積重ねの枚数に応じて低下させることができる。

【０００６】従って上述の複合材料を建築現場に運ん
で、積重ね面に直交する方向の曲げ荷重を加えて湾曲さ
せて使用する。複合材料に湾曲状態を維持させる手段と
しては、複合材料の両側に位置する柱などに両端を固定
する方法、複合材料の両端間をターンバックル等により
引留める方法、複合材料の各積重ね面に接着剤を注入す
る方法など、複合材料の使用箇所に応じて適宜の方法を
選択して用いる。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１において、１、２、３、４は
積重ねられた板状の木材を示し、５、６、７は板状木材
相互間の積重ね面を示す。各板状木材の積重ね面には図
２に示すように先端が楔状に拡がった溝８、８、・・・
が予め切込まれており、各板状木材を積重ねた上で図３
に示すＸ字形アルミニウム成形品の結合材９を積重ね面
の両側に位置する板状木材の溝８、８、・・・に跨がっ
て木口から挿入し、実施例１である複合木材１０を完成
する。

【０００８】図４は本発明による複合木材の試験方法を
示す。３枚の板状杉材を積重ね、図３に示したアルミニ
ウム製結合部材４本を用いて結合し、４０ｍｍ×４０ｍ
ｍ×６４０ｍｍの試料１１を製作し、間隔５６０ｍｍの
支点１２及び１３でこれを支え、矢印１４で示す積重ね
面に直交する方向と、矢印１４に直交する方向とから破
壊に至る荷重を与え、その際の変位量及び破壊に至る曲
げ強さを測定した。その測定結果を表１に示す。なお、
＊印は破壊に至らなかったものを示す。

【０００９】

【表１】

【００１０】また、比較試料として４０ｍｍ×４０ｍｍ
×６４０ｍｍの通常の杉角材について同様な試験を行な
った結果を表２に示す。

【００１１】

【表２】

【００１２】上述の試験結果から明らかなように、本発
明による複合木材は、矢印１４方向に荷重を加えた場合
は、矢印１４と直交する方向に荷重を加えた場合に較べ
て曲げヤング係数が約１／４と小さく、かつ湾曲できる
量、即ち変位量が約２倍と大きいことが判明した。ま
た、本発明による複合材は、通常の角材と較べても曲げ
ヤング係数が約１／３と小さく、かつ変位量が約２倍と
大きいことも判明した。またその湾曲のカーブは、正確
な円弧に近いものであった。従って、本発明による複合
木材は、比較的小さな荷重で大きく湾曲することができ
るので、建築作業現場等で容易に湾曲加工することが可
能である。

【００１３】図５及び図６は上述の複合木材１０を湾曲
させる方法の１例を示す。図５に示すように複合木材１
０の各板状材１、２、３、４の両端にボルト孔５１、５
２、５３、５４を穿孔するが、これらのボルト孔は板状
材１ではその長手方向に長く、板状材４に向かうに従っ
て短くされている。これらのボルト孔にアイボルト５５
を挿通し、ナット５６を施した上で両端のアイボルト５
５の間に結合したターンバックル５７を緊締すると、図
６に示すように複合木材１０は湾曲し、アイボルト５５
は各ボルト孔５１、５２、５３、５４内で移動する。建
築物にターンバックル５７を残して差支えない場合は、
図７に示すように複合木材１０の両端を取付金具５８の
ブラケット部５９に挿入し、取付金具５８の取付部６０
を建築物の固定部材６１に取付ける。固定部材６１が十
分な強度を有する場合は、ここでターンバックル５７を
外してもよい。

【００１４】また、ターンバックル５７を外すために
は、図６に示すように複合木材１０の側方から積重ね面
５、６、７に小孔６２、６２・・・を穿孔し、ここから
積重ね面５、６、７内へ接着剤を注入する。接着剤が固
化した後は、ターンバックル５７を除去しても複合木材
１０は湾曲状態を維持する。

【００１５】図８は係合材の異なる実施例を示す。図８
においては、板状木材１、２、３、４はその積重ね面
５、６、７において、平板状の結合材８１〜８６とく字
形結合材８７〜９２とによって互いに結合されている。
例えば積重ね面５から見るとき、結合材８１と８７及び
８２と８８は両側に位置する板状木材１、２内で楔状に
拡がっているので、板状木材１と２とを結合することが
でき、同様に他の積重ね面６及び７においても、その両
側に位置する板状木材を互いに結合することができる。
また、１対のく字形結合材を背中合わせの状態で用いて
も、同様な楔状の広がりを得ることができるので板状木
材間の結合に用いることができる。

【００１６】図９は更に結合材の異なる例を示し、積重
ね面５、６、７ではその両側の板状木材は鼓状の結合材
９３によって結合されている。この結合材は、積重ね面
５、６、７で幅が最も狭く、両端に向かうに従って楔状
に幅が広がっている。

【００１７】上記実施例では、積重ねる板状材料として
木材を用いたが、その一部を金属、合成樹脂、ゴム、木
質加工材料など、他種の材料に置換えることができる。
また、結合材としても、金属の他に合成樹脂、竹、木材
など適宜のものを用いることができる。

【００１８】例えば天井や屋根などに用いる長尺の材料
の場合には、各板状木材として途中で衝き合わせ１５、
１５・・・を行ったものを用いることができるので、複
合木材の長さに対する制約は存在しない。表１に示した
試料番号６〜１０の強度は表２に示した通常の角材に較
べて格段と勝るが、これを通常の角材では節などの弱点
の影響が大きく現れるのに対し、複合木材では弱点が分
散されるためにその影響が小さくなることによる。従っ
て、弱点の一種と見られる衝き合わせ部分が重ならない
ように分散配置すれば、複合木材全体として見るときに
その影響を少なくすることができ、強度が高い長尺の複
合木材を得ることができるのである。

【００１９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば建築現場
などでも容易に湾曲することができる複合木材を得るこ
とができるので、従来困難であった湾曲した梁や曲面を
建築に取入れて、斬新な設計を行なうことが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の斜視図である。

【図２】図１に示す実施例に用いる板状材料の斜視図で
ある。

【図３】図１に示す実施例に用いる結合材の斜視図であ
る。

【図４】本発明による複合材料の試験装置の斜視図であ
る。

【図５】本発明による複合材料の湾曲加工法の１過程を
示す正面図である。

【図６】図５に示した湾曲加工法の湾曲完了過程を示す
正面図である。

【図７】本発明における湾曲された複合材料の取付方法
を示す断面図である。

【図８】本発明における結合材の図３とは異なる例を示
す端面図である。

【図９】本発明における結合材の更に異なる例を示す端
面図である。

【図１０】本発明における長尺複合材料の側面図であ
る。

【符号の説明】

１〜４ 板状材料 ５〜７ 積重ね面 ８ 切込溝 ９ 結合材 １０ 複合材料 １５ 衝き合わせ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板状の材料の所要枚数が積重ねられてお
   り、その相隣る材料はその全長にわたりその積重ね面か
   ら見てその両側の材料内へ向かって楔状に開いている結
   合材によって結合されていることを特徴とする湾曲加工
   用材料。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記各結合材は断面
   がＸ字形をなしていることを特徴とする湾曲加工用木
   材。
3. 【請求項３】 請求項１において、上記各結合材は背中
   合わせに配置された１対の断面がく字形をなす成形材で
   あることを特徴とする湾曲加工用材料。
4. 【請求項４】 請求項１において、上記各結合材は断面
   が平板状及びく字形をなす成形材の対からなることを特
   徴とする湾曲加工用材料。
5. 【請求項５】 請求項１において、上記各結合材はその
   肉厚が中央部分で最も薄く両側縁に向かうにつれて厚く
   なった鼓形断面をなすことを特徴とする湾曲加工用材
   料。
6. 【請求項６】 請求項１において、上記各板状材料は比
   較的短い寸法の材料が端部を衝合した状態で所要の長さ
   になるように複数枚が配置され、この所要長の材料の所
   要枚数が積重ねられており、これら所要長の材料は互い
   に異なる位置で上記した端部の衝合が行なわれているこ
   とを特徴とする湾曲加工用材料。
7. 【請求項７】 枝状の材料の所要枚数が積重ねられ、そ
   の相隣る材料同士がその全長にわたりその積重ね面から
   見てその両側の材料内へ向かって楔状に開いている結合
   材によって結合されている複合材料に、上記積重ね面に
   直交する方向の荷重を加えて湾曲させることを特徴とす
   る材料湾曲加工方法。
8. 【請求項８】 請求項７において、湾曲された上記複合
   材料の両端部が金属製のブラケットによって抱持される
   ことを特徴とする材料湾曲加工方法。
9. 【請求項９】 請求項７において、湾曲された複合材料
   の積重ね面に接着材が注入されることを特徴とする材料
   湾曲加工方法。
10. 【請求項１０】 請求項７において、湾曲された複合材
    料の両端間に湾曲状態を維持するための引張り金具が取
    付けられることを特徴とする材料湾曲加工方法。