JPH0571423U - 塑性変形可能な木材接合用ボルト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【考案の名称】 塑性変形可能な木材接合用ボルト 【目的】 本考案は、一面乃至多面せん断を受ける木材
の接合部に使用されるボルトを木材の塑性変形に伴って
変形させ、接合部に無理なせん断力が作用して木材がせ
ん断破壊するのを防止すると共に、接合部のボルト等の
めり込みを防止する木材接合用ボルトを提供することを
目的とする。 【構成】 ボルトの直径ｄの軸部の中間部に低剛性部を
一体的に形成するもので、具体的一例として軸部をスリ
ット溝で分断し複数個の大きさｄ′小断面部を形成し、
木材の板厚ｍとした場合にｍ／ｄ′＞８を満足させるも
の。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、木材同士を接合するボルトに係り、特に、木材の架構体の塑性変形 に寄与して架構剛性及び靱性を向上するに好適な塑性変形可能な木材接合用ボル トに関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般の構造体に使用されるボルトの場合には、その引張り強度やせん断強度が 必要である。しかしながら、木材の接合部に使用されてせん断力を受ける接合用 の曲げボルトの場合には、前記ボルトの場合と性質が異なり、適度に塑性変形す ることが必要である。すなわち、従来は図４に示すように、例えば、主材１１と これを挾む２つの側材１２とからなる木材の接合部に使用されるボルト１３は、 主材１１および側材１２を貫通しナット１４により締められて配置される。なお 、図示のように木材側へのめり込みを防止するためボルト１３およびナット１４ と木材側との間には平坦な座金１５，１６が介設される。引張力を主材１１およ び側材１２に作用させると、ボルト１３にせん断力が生じ、その結果主材１１と 側材１２との接合面には相対ずれが発生し、図５に示すようにボルト１３を変形 させる。すなわち、ボルト１３の軸部は主材１１等の内部にめり込んで変形する 。主材１１および側材１２等により組付けられた木材の架構体は接合部の塑性変 形により該架構体の変形を吸収して全体剛性及び靱性を保持する。そのため、接 合部が適度に塑性変形することが必要になる。しかしながら、板厚とボルト１３ の直径比率が小さい場合には、前記架構体の応力が吸収されず、図６に示すよう に側材１２がボルト１３の境目の部分や座金の近くでぜい性的な破壊をする場合 がある。

【０００３】

【本考案の目的：解決すべき課題】

前記したように、木材の架構体の接合部に使用されるボルトは適度な塑性変形 することが必要である。また、ボルトおよびナットと木材との接触面におけるせ ん断力の移行が円滑に行われることが必要である。ボルトに適度な塑性変形を発 生させるための目安として木材の材厚をｍとした場合にボルトの直径ｄがｍ／ｄ ＞８を満足することが公知技術として紹介されている。この値は理論的、実験的 に求められたもので、それ等に関しては多くの文献等が存在する。例えば、ｍ／ ｄが４で直径ｄが１６［ｍｍ］の場合には、最大すべり２．７［ｍｍ］，最大荷 重４．５［ｔ］であり、ｍ／ｄが８の場合には最大すべりが９．９［ｍｍ］で最 大荷重７［ｔ］である。また、ｍ／ｄが１２の場合には最大すべり３１［ｍｍ］ で最大荷重が６．７［ｔ］のデータがある。以上のことから、従来技術では板厚 とボルトの比率ｍ／ｄに応じたせん断力の許容値が示されていて、かつボルトお よびナットと木材との接触面に平坦な座金を用いてボルト等の木材へのめり込み を防止するものが採用されていた。また、接合部におけるボルトの最大せん断耐 力の許容値を得ようとする場合、ｍ／ｄに依存するので木材の板厚ｍが変るたび にボルトの寸法を変える必要があり、極めて煩雑である。また、ボルト管理が必 要になり作業効率の低下の原因となるなどの問題点が生ずる。

【０００４】 本考案は、前記従来技術の問題点等を解決するもので、適度に塑性変形し得る と共に、木材の材厚の変化に伴ってボルトのサイズをその都度変える必要がなく 、架構体の接合部の剛性及び靱性の向上と、組付け作業効率の向上が図れる塑性 変形可能な木材接合用ボルトを提供することを目的とする。

【０００５】

【本考案の構成；課題解決の手段】

本考案は、以上の目的を達成するために、木材の接合部に使用され主にせん断 力を受けて塑性変形する木材接合用ボルトであって、前記ボルトの軸部の中間部 に、低剛性部を一体的に形成してなる木材接合用ボルトを構成し、更に具体的に は、ボルトの軸部の中間部にスリットを設け複数個の小断面部に分割し、木材の 材厚と前記小断面部の比率を８以上にする塑性変形可能な木材接合用ボルトを構 成するものである。

【０００６】

【作用】 普通の直径ｄのボルトの軸部の中間部に低剛性部を形成するため、外観上は直 径ｄのボルトと同一である。そのため、ボルトおよびナットと木材との接触面積 は変化しない。それにより、ボルト等のめり込みが防止される。また、低剛性部 の形成により、ボルトは可撓性が大となり、小断面部の径をｄ′とするとｍ／ｄ ′＞８を満足させることにより適度の塑性変形が可能になり、木材接合部の応力 を吸収することが出来る。

【０００７】

【実施例】

図１は本考案の一実施例を示す。図１は本実施例の平面図であり、図２は図１ のＡ−Ａ線拡大断面図である。ボルト１はねじ４を先端側に螺刻する軸部５と六 角頭の頭部６から形成される。軸部５のほぼ中間部には図２にも示すようにスリ ット２が形成される。本実施例では互いに直交する２本のスリット２，２が軸部 ５の半径方向に沿って貫通形成される。２本のスリット２，２により、直径ｄの ボルト１の軸部５は４つの小断面部３に分割される。なお、小断面部３の断面寸 法を図示のようにｄ′とするとｄ′はほぼｄ／２の寸法になる。また、本実施例 では小断面部３の寸法ｄ′はｍ／ｄ′＞８を満足するものとする。ここでｍはボ ルト１が使用される木材７の材厚を示す（図３）。スリット２による小断面部３ の形成により、ボルト１の中間部は低剛性に形成され、特にせん断力に対して塑 性変形可能な可撓性を有するものになる。

【０００８】 図３は本実施例のボルト１を２個の木材７，７の接合部に使用した実施例を示 す。木材７，７の矢印Ｐ方向の引張力により木材７，７間に相対ずれが生じ、ボ ルト１にせん断力（一面せん断）が作用する。ボルト１の頭部６と木材７との接 触面側には座金８が介設される。また、ボルト１は座金９およびナット１０によ り木材７に締め付け固定される。ボルト１には低剛性の小断面部３が形成されて いるため、それぞれの小断面部３にせん断力が作用し、小断面部３のない無垢の 場合に較べて大きく塑性変形し、木材７，７の接合部の相対ずれに追従してそれ も吸収することが生ずる。一方、ボルト１の頭部６とナット１０とはそれぞれ座 金８，９を介して木材７，７に接触し、比較的大きな接触面積で当接するため、 頭部６およびナット１０の木材７，７側へのめり込みが防止され、ボルト１と木 材７との接触面に無理な力が作用しない。以上により、木材７，７の接合部はせ ん断力が作用しても無理なく相対ずれすることが出来、木材７，７のぜい性的な 破壊を防止することが出来る。なお、せん断ボルトの長期許容せん断耐力Ｐｓは 次式により求められる。 Ｐｓ＝Ｃ_ｏ・ｄ^２ ここでｄはボルトの直径［ｃｍ］であり、Ｃ_ｏはｍ／ｄ（又はｍ／ｄ′）と木材 の種類、加力方向により定められる定数［ｋｇ・ｆ／ｃｍ^２］である。例えば、 図２においてｄ＝１．６ｃｍ，ｄ′＝０．８ｃｍとしｍを６．４ｃｍとし、木材 としてあかまつ，くろまつ及びべいまつを用い木材の繊維方向に加力した場合ｍ ／ｄ＝６．４／１．６＝４に対するＣ_ｏ＝２１０となり、ｍ／ｄ′＝６．４／０ ．８＝８に対するＣ_ｏ＝２６０が求められる。よってｄ＝１．６ｃｍの場合には Ｐｓ＝２１０×１．６^２＝０．５４［ｔ］となり、ｄ′＝０．８ｃｍの場合には Ｃ_ｏ＝２６０×０．８^２×４＝０．６７［ｔ］となり小断面部３を形成した方が 長期許容せん断耐力が向上することがわかる。また、ボルト１に軸線方向のな引 張り力が作用しても、複数個（図示では４個）の小断面部３が全体として抵抗す るため、従来のｍ／ｄ＞８を満足する通常のボルト接合の場合に較べてほぼ同等 の耐力を保持することが出来る。

【０００９】 以上の実施例において、２本のスリット２により４個の小断面部３を形成した が、勿論それに限定するものでない。また、ボルト１の軸部５に形成される低剛 性部の形状は前記実施例のような小断面部に限らず、例えば、軸部５の中間部に 複数本の長溝を形成するようなものでもよい。

【００１０】

【考案の効果】

本考案の木材接合用ボルトによれば、次のような効果が上げられる。 （１）一面および多面接合される木材の接合部にせん断力が加わるとボルトが塑 性変形し、木材側に無理なせん断力を作用させない。そのため、木材のせん断破 壊が防止される。 （２）ボルトの軸部に形成される低剛性部はボルトの外観形状を変化させるもの でなく、スリット等により容易に、かつ比較的任意の形に形成することが出来る 。それにより、所望のｍ／ｄ′＞８の値に低剛性部を形成することが出来る。 （３）ボルトの外観形状が変化しないためボルトの頭部およびナットと木材との 接触面積が広くとれ、木材側へのめり込みが防止される。 （４）低剛性部を形成しても、従来の接合に較べてほぼ同等の耐力を有すること が出来る。 （５）木材の材厚に依存しないでボルトが設定され、ボルト管理の手間が低減し 作業効率の向上が図れる。 （６）ｍ／ｄの値が大きくても、小断面部によりｍ／ｄ′＞８が満足されるため 、曲げボルトとしての長期許容せん断耐力が向上し、ボルトの使用本数の低減が 図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。

【図３】本実施例のボルトと木材との接合状態を示す断
面図である。

【図４】従来の二面せん断における木材とボルト等との
係合状態を示す断面図である。

【図５】図４における木材およびボルトの変形状態を示
す断面図である。

【図６】図４におけるボルトの塑性変形不足により木材
がせん断破壊された状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ボルト ２ スリット ３ 小断面部 ４ ねじ ５ 軸部 ６ 頭部 ７ 木材 ８ 座金 ９ 座金 １０ ナット

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 木材の接合部に使用され主にせん断力を
   受けて塑性変形する木材接合用ボルトであって、前記ボ
   ルトの軸部の中間部に、低剛性部を一体的に形成するこ
   とを特徴とする塑性変形可能な木材接合用ボルト。
2. 【請求項２】 前記低剛性部が、ボルトの軸部を半径方
   向に貫通するスリットにより複数個の小断面部に分割す
   るものからなる請求項１に記載の塑性変形可能な木材接
   合用ボルト。
3. 【請求項３】 木材の材厚と前記小断面部との比率が８
   以上である請求項２に記載の塑性変形可能な木材接合用
   ボルト。