JP2003285303A

JP2003285303A - 材料湾曲加工方法及び加工用材料

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Publication number: JP2003285303A
Application number: JP2002047549A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Ogino; 裕荻野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-01-22
Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2003-10-07

Abstract

(57)【要約】【課題】木材を比較的小さい力で円弧状に湾曲する。【解決手段】板状の木材の所要枚数を積重ね、その相
隣る板状木材同士を当該木材の長手方向のあり結合によ
って結合し、得られた複合木材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。

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木材その他の材
料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。
従って本発明は角柱状の木材その他の材料に、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材料を提供
し、かつこれを用いて湾曲した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、相隣る板
状材料同士をその全長にわたってあり及びあり溝により
結合したものである。即ち、相隣る板状材料の積重ね面
から見ると、このありは相手方の板状材料のあり溝内で
楔状に開いているので、板状材料の一端からそのあり溝
内へ他の板状材料のありを押込むときは、この積重ね面
で両側の板状材料同士を互いに結合させることができ
る。

【０００４】上記の複合材料は、積重ね面に平行な方向
の曲げ荷重に対しては、同じ断面寸法の通常の角材以上
の曲げ強度を示しており、これは通常の角材における節
などの弱点部分が上記複合材料では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、複
合材料を構成している各板状材料の厚さ及びその積重ね
枚数に応じて低下させ、湾曲作業を容易にしている。

【０００５】従って上述の複合材料は工場で生産し、こ
れを建築現場等へ運び、積重ね面に直交する方向の曲げ
荷重を与えれば、比較的小さい荷重で容易に所望の形状
に湾曲させることが可能になる。複合材料に湾曲状態を
維持させるための手段としては、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。

【０００６】

【発明の実施の形態】上記複合材料の積重ね面には、あ
りとあり溝とが交互に設けられるが、その場合にあり及
びあり溝の幅は等しくする必要はない。またあり及びあ
り溝の形状は必ずしも両側壁が傾斜している必要はな
く、一方の側壁が積重ね面に直交している片あり形状で
あってもよい。更に、両外層を除いた内層に用いる板状
材料は、その両面にあり及びあり溝が形成されるが、あ
りの背面にありが、あり溝の背面にあり溝がというよう
に対称形に位置させる必要は殆どなく、非対称形に位置
させてもよい。

【０００７】また、積重ね面においてその両側に位置す
る板状材料に跨がって板状の結合材を挿入することによ
り、あり及びあり溝に相当する形状を両側の板状材料中
に形成させて、板状材料同士を結合させることもでき
る。なお、通常は上記板状材料としては板状の木材を使
用するが、木材の細片を接着剤で固結した人工木材を用
いてもよく、更に上記板状材料の一部または全部に合成
樹脂材や金属材を用いることもできる。

【０００８】

【実施例１】図１において、１、２、３、４、５は板状
の木材を示し、６、７、８、９は板状木材相互間の積重
ね面を示す。各板状木材１、２、３、４、５の積重ね面
６、７、８、９には、それぞれ図２に示すようにあり１
１とあり溝１２が設けられており、本実施例では各あり
１１の寸法は各あり溝１２の寸法に等しく、中間の板状
木材２、３、４ではあり１１の背面にあり溝１２が位置
する非対称形をなしている。

【０００９】

【実施例２】図３において、板状の木材１、２、３、
４、５は実施例１と同様にあり１１とあり溝１２の係合
によって積重ね面６、７、８、９で互いに結合されてい
る。本実施例においても、各あり１１の寸法は各あり溝
１２の寸法に等しいが、中間の板状木材２、３、４はあ
り１１の背面にはあり１１が、あり溝１２の背面にはあ
り溝１２がそれぞれ位置する対称形をなしている。

【００１０】

【実施例３】図４に示す実施例では、板状木材１、２、
３、４、５は実施例１と同様にあり１１とあり溝１２の
係合によって積重ね面６、７、８、９で互いに結合され
ているが、図５（ａ）に示すように中間の板状木材２、
３、４は、片面には幅が狭いあり１１ａと幅が広いあり
溝１２ａとを有し、その背面には幅が広いあり１１ｂと
幅が狭いあり溝１２ｂとを有している。本実施例におい
ても、中間の板状木材２、３、４にはあり１１ａ、１１
ｂと１２ａ、１２ｂとが両面に非対称に形成されている
が、図５（ｂ）に例示するように両面に対称に配置して
もよく、また図５（ｃ）に例示するように幅が狭いあり
溝１２ｂの背面に幅が広いあり１１ｂが位置するという
ように異なる幅のあり及びあり溝を背中合わせに配置す
ることもできる。

【００１１】上述のあり及びあり溝によって結合された
複数の複合木材１０の曲げ荷重に対する強度を、図６に
示す方法によって測定した。即ち複合木材１０（４０ｍ
ｍ×４０ｍｍ×６４０ｍｍ）を５６０ｍｍの間隔で設け
た支点１３及び１４上に乗せ、上方より荷重Ｗを与え、
破壊寸前の最大荷重及びそのときの変位量を求め、これ
から複合木材１０の曲げヤング係数及び曲げ強さを計算
した結果を表１に示す。表１中、試料番号１〜４は図７
（ａ）に示す方向から荷重Ｗを印加し、試料番号５〜８
は図７（ｂ）に示す方向から荷重Ｗを印加し、試料番号
９及び１０は図７（ｃ）に示す方向から荷重Ｗを印加し
た場合の試験結果である。

【００１２】

【表１】

【００１３】また、比較のために通常の角材で比較試験
材料（番号１〜４）を作り、同じ方法によって試験を行
なった結果を表２に示す。

【００１４】

【表２】

【００１５】表１と表２の比較によって明らかなよう
に、本発明による複合木材にその積重ね面に直交する方
向に荷重Ｗを印加した場合（試料１〜８）は、通常の木
材に荷重Ｗを印加した場合に較べて、曲げヤング係数が
約１／３と低下し、かつ変位量が約１．５倍と増大し
て、著しく湾曲加工が容易になり、その湾曲のカーブは
正確な円弧に近いものであった。更に本発明による複合
木材にその積重ね面に平行な方向に荷重Ｗを印加した場
合（試料９及び１０）は、通常の角材（比較試料１〜
４）と較べて曲げヤング係数が約１．５倍と大きく、か
つ曲げ強さも大きく勝っているので、積重ね面に平行な
方向に対して通常の角材と同じ曲げ強さを維持しなが
ら、積重ね面に直交する方向の厚みを薄くして、一層湾
曲加工を容易にすることも可能になる。なお、図７
（ａ）と同７（ｂ）とでは、荷重Ｗの印加方向が反転し
ているが、表１における試料１〜４と５〜８との試験結
果の比較から、両者の間には特に有意な差異は認められ
なかった。

【００１６】また、表１と表２とを比較すると、本発明
による複合木材１０の積重ね面に平行方向に荷重Ｗを印
加した場合（試料番号９及び１０）は、表２に示す通常
の木材（比較試料番号１〜４）に較べて、曲げヤング係
数及び曲げ強さが勝っていることが判明したが、これは
通常の木材における節などの弱点部分が複合木材ではそ
の長さ方向に分散されるためと考えられる。このこと
は、本発明では複数の板状木材を積重ねる際に、各板状
木材として比較的に長さが短い材料を端部同士を突合わ
せた状態で用いても、その突合わせ位置が長さ全体とに
わたって分散されるよう配慮すれば、湾曲の方向と直交
する方向の強度を通常の木材と較べて低下させることな
く、長尺の材料が得られることを示すものである。

【００１７】

【実施例４】図８は通常のあり、即ちありの両側面が傾
斜している両ありではなく、積重ね面における板状木材
同士の結合にいわゆる片あり結合を用いた例を示す。即
ち板状木材１、２、３、４、５は、相互間の積重ね面
６、７、８、９に、片側面１５が頂面１６に直交する方
向であり、他の側面１７が頂面１６に斜交する方向であ
る片あり１８、１８、・・・・と、これと同形の片あり
溝１９、１９、・・・・とが交互に配置されている。図
示の例では、中間の板状木材２、３、４は、片あり１８
の背面に片あり溝１９が形成されている非対称形である
が、片あり１８の背面に対称形に同様な片あり１８を形
成したり、或いは直交側面１５と斜交側面１７の位置が
図における上下で反転している片ありや、同形状の片あ
り溝を形成してもよい。これらの片あり結合によって板
状木材１、２、３、４、５を結合した場合も、実施例
１、２、３に示した両あり結合と同様な効果を得ること
ができる。

【００１８】

【実施例５】図９は板状木材１、２、３、４、５の積重
ね面６、７、８、９において、両側に位置する板状木材
に鋸などの工具によってその表面に斜交する方向の多数
の切込溝を設け、これら切込溝に両側の板状木材に跨が
って金属、合成樹脂、木材、竹材など適宜の材料からな
る帯状の結合材２１、２２、２３、３４、・・・・を挿
入することにより、これら結合材２１、２２、２３、２
４、・・・・を介して板状木材同士を結合したものであ
る。

【００１９】本実施例において、例えば積重ね面６で
は、板状木材２中の結合材２１と２２との間及び２３と
２４との間のハッチングを施した領域２５及び２６は、
板状木材１より突出するありを構成し、逆に板状木材１
中の結合材２２と２３との間のハッチングを施した領域
２７は板状木材２より突出するありを構成すると見るこ
とができる。従って、本実施例も、実施例１〜４と同様
に板状木材１、２、３、４、５を積重ね面６、７、８、
９において互いにあり結合させたものと見做すことがで
き、同等の作用、効果を得ることができる。

【００２０】

【実施例６】図１０においては、板状木材１、２、３、
４、５を積重ね面６、７、８、９で、積重ね面に斜交す
る方向の切込溝と直交する方向の切込溝とを交互に設
け、これら切込溝に両側の板状木材に跨がって積重ね面
に跨がって適宜の材料からなる帯状の結合材２８、２
９、３０、３１、・・・・を挿入することにより、これ
ら結合材を介して板状木材同士を結合したものである。

【００２１】本実施例において、例えば積重ね面６で
は、板状木材２中の結合材３０、３１間のハッチング部
分３２は板状木材１から突出するありを構成し、逆に板
状木材１中の結合材２８、２９間及び２９、３０間のハ
ッチング部分３３、３４は、板状木材２から突出するあ
りを構成すると見ることができる。従って実施例５と同
様な作用、効果を得ることができる。

【００２２】図１１及び１２は上述の複合木材１０を湾
曲させる方法の１例を示す。図１１に示すように複合木
材１０の各板状木材１、２、３、４の両端にボルト孔５
１、５２、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５５の間に結合したターンバックル５７を緊締する
と、図１２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１３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。

【００２３】また、ターンバックル５７を外すために
は、図１２に示すように複合木材１０の側方から積重ね
面６、７、８に小孔６２、６２、・・・・を穿孔し、こ
こから積重ね面６、７、８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。

【００２４】

【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材料が得ら
れ、かつ天然木材では得られないような長尺で事実上一
体物の複合材料も得られるので、従来困難であった湾曲
した梁や曲面を建築に取入れて、斬新な建築物を実現す
ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による複合木材の一実施例の見取図であ
る。

【図２】上記実施例における複合木材の分解断面図であ
る。

【図３】本発明による複合木材の他の実施例の見取図で
ある。

【図４】本発明による複合木材の更に他の実施例の見取
図である。

【図５】本発明の実施例における複合木材を構成する板
状木材の各種の変形を示す断面図である。

【図６】本発明による複合木材の湾曲試験方法の見取図
である。

【図７】図６に示した試験における複合木材試料に対す
る曲げ荷重の印加方向の説明図である。

【図８】本発明による複合木材の更に他の実施例の見取
図である。

【図９】本発明による複合木材の更に他の実施例の見取
図である。

【図１０】本発明による複合木材の更に他の実施例の見
取図である。

【図１１】本発明による複合木材の湾曲加工方法の一例
の第１過程の説明図である。

【図１２】上記湾曲加工方法例の第２過程の説明図であ
る。

【図１３】上記湾曲加工した複合木材の取付例を示す断
面図である。

【符号の説明】

１〜５板状木材６〜９積重ね面１０複合木材１１あり１２あり溝１３、１４支点１８片あり１９片あり溝２１〜２４結合片２５〜２７あり相当部分２８〜３１結合片３２〜３４片あり相当部分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】板状の材料の所要枚数が積重ねられてお
り、その相隣る板状材料同士はその全長にわたり当該材
料の長手方向のあり結合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。
【請求項２】請求項１において、上記あり結合は頂面
へ向かって両側面が拡がっているありと、これと同形の
あり溝との結合であることを特徴とする湾曲加工用材
料。
【請求項３】請求項１において、上記あり結合は頂面
に対して垂直な第１の側面と頂面に向かうに従って第１
の側面から遠ざかる方向に傾斜した第２の側面とを有す
る片ありと、これと同形の片あり溝との結合であること
を特徴とする湾曲加工用材料。
【請求項４】請求項１において、上記板状材料中の相
隣る第１及び第２の材料間に跨がって上記積重ね面に斜
交する帯状の結合材が挿入され、第１の材料中における
相隣る上記結合材に挟まれた部分が第２の材料に設けた
ありとして機能することを特徴とする湾曲加工用材料。
【請求項５】請求項１において、上記板状材料中の相
隣る第１及び第２の材料間に跨がって上記積重ね面に直
交する方向の帯状の結合材と上記積重ね面に斜交する方
向の帯状結合材とが交互に挿入され、第１の材料中にお
ける相隣る上記直交結合材と上記斜交結合材とに挟まれ
た部分が第２の材料に設けたありとして機能することを
特徴とする湾曲加工用材料。
【請求項６】板状の材料の所要枚数が積重ねられその
相隣る材料同士はその全長にわたり当該材料の長手方向
のあり結合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与えて湾曲させることを
特徴とする材料湾曲加工方法。
【請求項７】請求項６において、湾曲された上記複合
材料の両端部を金属製ブラケットにより抱持することを
特徴とする材料湾曲加工方法。
【請求項８】請求項６において、湾曲された上記複合
材料の上記積重ね面に接着剤を注入することを特徴とす
る材料湾曲加工方法。
【請求項９】請求項６において、湾曲された上記複合
材料の両端間に、湾曲状態を維持するための引張り金具
を設けることを特徴とする材料湾曲加工方法。