JP2004245009A - 引き寄せ金物や羽子板ボルトを固定するために柱などの表面に嵌め込む金具 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の引き寄せ金物の止め付け方法は、柱と鋼板添え板をボルト２〜５本で止め付けることとされているが、この作業は手間がかかり施工も難しい。課題は、この止め付けのボルトを使用しない方法（金具）を開発すること、作業を容易にすること、及び現場作業工程の減少化である。
【解決手段】止め付けのボルトを使用しない方法は、金具（１）を柱（２）に嵌め込み、この金具に引き寄せ金物を取り付けることである。 金具を使用することにより、柱の軸方向に生じた引張力を柱と金具との接触面（圧縮力として伝わる）を通して金具に伝えることができる。 従って、従来の２〜５本の止め付けボルトは必要がなくなり、金具を柱に固定するための１本のボルトにすることができる。 そして、取り付け作業も容易になる。また、金具はプレカット工場で取り付けることができるので現場作業工程の減少化に役立つ。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、木造建築物の構造材を接合するときに使用する引き寄せ金物の取り付けの方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
木造建築物の構造用部材の接合方法のうち、引張力が生じる柱については建築基準法施行令第４７条第１項の規定に基づき建設省告示第１４６０号（平成１２年５月３１日）に定められた構造方法（非特許文献１参照）によっているものが殆どである。
具体例として２０キロニュートンの引張力が生じる柱に使用される引き寄せ金物について例示すれば、上記の告示により同告示中の表三（ち）の仕様になり、それによれば「厚さ３．２ミリメートルの鋼板添え板を用い、柱に対して径１２ミリメートルのボルト４本、横架材（土台を除く。）、布基礎若しくは上下階の連続する柱に対して当該鋼板添え板に止め付けた径１６ミリメートルのボルトを介して緊結したもの又はこれと同等以上の接合方法としたもの」となる。
【非特許文献１】「平成１２年６月１日施行 改正建築基準法（２年目施行）の解説、新日本法規出版株式会社、平成１２年、ｐ１４５〜ｐ１５５」
【０００３】
以下においては、建築分野において使用されている用語を使用する。
また、引き寄せ金物に使用されているボルトは２種類あるので、径１６ミリメートルのボルトを「太ボルト」、径１２ミリメートルのボルトを「縫いボルト」と表現する。
【０００４】
従来の技術における太ボルトを使用した引き寄せ金物は、許容引張力の大きさにより１０キロニュートンから２５キロニュートンまで５キロニュートンおきに４種類があるが、それらの相違は鋼板添え板を柱に止め付けるための縫いボルトの本数が違うだけでそのほかの構造は同じである。
また、許容引張力と縫いボルトの数の比較から引き寄せ金物の許容引張力は縫いボルト１本当たり５キロニュートンになっていることがわかる。
【０００５】
今かりに、従来の技術における引き寄せ金物を２０キロニュートンの引張力が生じるところへ使用するとするとなれば、太ボルトの使用については２０キロニュートンもの力を伝える以上やむを得ないものであるが、縫いボルト４本での止め付けは、現場での作業であり、また、その作業に非常に手間がかかることから何とか避けたいところである。
【０００６】
つぎに、従来の引き寄せ金物について柱から縫いボルトを通して鋼板添え板への力の伝わり方を考えてみるとつぎのようになる。
先ず、柱に引張力が生じると、柱は引っ張られた方向に移動しようとする。
一方縫いボルトにはこの移動を阻止するための力が生じる。
縫いボルトに生じる力は、柱から圧縮を受ける縫いボルト側面（接触面）には圧縮力が生じ、これを縫いボルトのせん断力で鋼板添え板側に伝えていく。また、縫いボルトは剛性が低く回転変形するのでその結果軸方向には引張力が生じる。
【０００７】
これからわかるように、従来の引き寄せ金物の力の伝達は柱からの力（縦の力）を縫いボルトの側面（回転変形が起きやすい横棒）で受けて、これを縫いボルト（横棒）のせん断力とボルト軸方向の引張力で鋼板添え板（横棒の端）に伝えている。
力が伝達される過程の縫いボルトのところで回転変形が起きるため、その評価の方法が難しく過大な安全性をとることになってしまう。
従って縫いボルトを使用しないでもよい方法を考える必要がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明が解決しようとす課題は、第１に、引き寄せ金物の取り付け方法について、縫いボルトを使用しない方法（金具）の開発であり、第２に、取り付け作業の容易化であり、第３に、現場作業工程の減少化（工場作業工程の増大化）である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するための手段は、請求項１の金具を使用するものとして以下に記す。
請求項２及び請求項３の金具は、請求項１の金具を若干変化させたものであり、考え方の基本は同じである。
【００１０】
第１の縫いボルトを使用しない方法（金具）の開発について述べる。
縫いボルトに代わる方法として、柱に請求項１の金具を嵌め込むという方法を用い、その場合の柱から引き寄せ金物への力の伝わり方を検討してみる。なお、嵌め込まれた金具と引き寄せ金物は径１６ミリメートルのボルトで接合され、引き寄せ金物は土台（桁などまたは基礎）からの太ボルトで固定されているものとする。
【００１１】
柱に引張力（上向きの力）が生じると、柱に掘られた穴の下辺面は嵌め込まれた金具（鋼板部分）の下面を上に押し上げようとする。 しかし、嵌め込まれた金具は引き寄せ金物で固定されているため、この力による浮き上がりを阻止するように金具（鋼板部分）の下面にこれを押し下げるように力が生じる。このときの応力状態は共に圧縮力であり、その応力分布状態は金具が柱に嵌め込まれ、かつ、柱と径１６ミリメートルのボルトで固定されていることから、接触面にほぼ均等になっていると考えられる。
【００１２】
つぎに、嵌め込まれた金具（鋼板部分）に伝達された上向きの力は接続のボルトを通して引き寄せ金物を押し上げようとする。
しかし、引き寄せ金物は太ボルトで固定されているため、この力による浮き上がりを阻止するように、引き寄せ金物鋼板添え板のボルト穴の上面に下向きの力が生じる。このときの応力状態は、嵌め込まれた金具（鋼板部分）から出ている接続のボルトはせん断力であり、鋼板添え板のボルト穴の上面では支圧力である。
このように、柱に金具を嵌め込む方法は力の伝達が簡明であり変形も少なく、縫いボルトによる固定方法に代わる方法として何の支障もない。
【００１３】
一方水平方向に生じる力を考えてみると、柱に生じる上向きの力は上記の通り簡明に伝達されることから、水平方向には直接に大きな力は生じないと考えられるが、嵌め込まれた金具を堅固に取り付けることは嵌め込まれた金具と柱の一体性（剛性）を高めることになり構造上望ましいことである。
そして、本発明の金具を作る経過では柱との止め付けに径１６ミリメートルのボルトを用いているので、金具は柱に堅固に取り付けることができる。
【００１４】
第２の取り付け作業の容易化について述べる。
上記の通り本発明の金具を使用すれば、従来は縫いボルトを２〜５本使用して取り付けていた引き寄せ金物を、１本（ただし、径は１６ミリメートル）で取り付けることができ、作業は簡易になる。
【００１５】
第３の現場作業工程の減少化（工場作業工程の増大化）について述べる。本発明による金具はプレカット工場で柱に取り付けておくことができ、そうすれば、現場での作業は、柱に嵌め込んである金具に付いているボルトに引き寄せ金物を固定し、つぎに引き寄せ金物と太ボルトとを固定すればよい。つまり、引き寄せ金物のセットとナット２個の締め付けで作業が完了するこになり、現場作業工程の減少化に大いに役立つ。
【００１６】
つぎに、請求項１の事例についてその強度の試算をしてみる。
数値を使う計算になるので条件をつぎのとおり仮定する。
柱の品質：建築基準法施行令第８９条第１項の規定に基づく建設省告示第１４５２号（平成１２年５月３１日）で定義されているなかの第２号・材種すぎ・等級Ｅ７０（非特許文献２参照）
Ｆｃ＝２３．４ニュートン／平方ミリメートル
【非特許文献２】「平成１２年６月１日施行 改正建築基準法（２年目施行）の解説、新日本法規出版株式会社、平成１２年、ｐ１０７」
柱に嵌め込む鋼板の材質：ＳＳ４１
【００１７】
各部分についての短期の許容力を算出する。
柱に掘られた穴の下辺面（力伝達面）の短期許容圧縮力
まず、柱側の力伝達面の短期許容圧縮応力度を求める。

つぎに短期許容圧縮力を求める。
短期許容圧縮応力度×接触面積＝１５．６×８５×１９＝２５１９４ニュートン
嵌め込まれた鋼板の下面の（力伝達面）の短期許容圧縮力
接触面積が柱側の接触面積と同じであり、材質が鋼板で柱より許容応力度が大きいので計算は省略する。
嵌め込まれた鋼板から出ている接続用ボルトの短期許容せん断力
径１６ミリメートルボルトの短期許容せん断力（１面せん断）は、約２６キロニュートンである。
引き寄せ金物の鋼板添え板のボルト穴上面の短期許容支圧力
厚さを６ミリメートルとした場合の鋼板添え板ボルト穴上面の短期許容支圧力は約４９キロニュートンである。
【００１８】
以上により、上記の条件の場合には約２５キロニュートンの許容引張力があることがわかる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１〜３は本発明（請求項１）の実施形態を示している。
図４〜５は本発明（請求項２）の実施形態を示している。
これらの図には引き寄せ金物として仮に従来の引き寄せ金物Ｓ−ＨＤ１０の形状を示してあるが、取り付けの具合が悪ければ本発明の金具に合う形状の引き寄せ金物を作ればよい。
【００２０】
図６〜７は本発明の金具を羽子板ボルトに応用した実施形態を示している。 本例ではビス止めにしてある。
図８も本発明の金具を羽子板ボルトに応用した実施形態を示しているが、本例では嵌め込みの鋼板から接続ボルトを出さないで、穴をあけ、裏側にナットを溶接してある。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の金具を使用することにより、従来の縫いボルトを使用する方法と同程度の強度を確保することができて、かつ、作業は従来縫いボルトを２〜５本使用して取り付けていた引き寄せ金物を、１本（ただし、径は１６ミリメートル）で取り付けることができるようになり簡易になる。
また、金具はプレカット工場で柱に取り付けておくことができるので、現場での作業を少なくすることができる。
最後に、この方法を羽子板ボルトに応用することにより、引き寄せ金物と同様に、現場での作業を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明（請求項１）の実施例の断面図である。
【図２】本発明（請求項１）の実施例に引き寄せ金物を取り付けた正面図である。
【図３】本発明（請求項１）の実施例に引き寄せ金物を取り付けた側面図である。
【図４】本発明（請求項２）の実施例の断面図である。
【図５】本発明（請求項２）の実施例に引き寄せ金物を取り付けた正面図である。
【図６】本発明を羽子板ボルトに利用した実施例の断面図である。
【図７】本発明を羽子板ボルトに利用した実施例（図６）の正面図である。
【図８】本発明を羽子板ボルトに利用した実施例の断面図である。
【符号の説明】
１ 本発明（請求項１）の金具 ２ 柱
３ 円形鋼板
４ 柱止め付け用兼引き寄せ金物固定用のボルト（径１６ミリメートル）
５ 溶接部分 ６ 柱止め付け用座金
７ 柱止め付けナット ８ 引き寄せ金物
９ ワッシャー １０ 引き寄せ金物止め付けナット
１１ 本発明（請求項２）の金具 １２ 四角形鋼板
１３ 片ネジボルト（径１６ミリメートル）
１４ スクリューボルト １５ 羽子板ボルト
１６ 羽子板ボルト止め付けボルト １７ ビス
１８ ナット

Claims (3)

1. 木造建築物に使用する引き寄せ金物を固定するために柱などの表面に嵌め込む金具（１）で、下記（イ）〜（ニ）のごとく作製した金具。
   取り付けは下記（ホ）のごとく行う。
   柱（２）の表面にアンカーとなる金具（１）を嵌め込んでおくことで、ここに引き寄せ金物を取り付けることができるところに特徴がある。
   （イ）直径８５ミリメートル、厚さ１９ミリメートルの鋼板（３）を用意する。
   この鋼板の片面を嵌め込み側、もう片面を柱面側と呼ぶ。
   （ロ）上記鋼板の中心に径１６ミリメートルボルトを通す穴をあける。
   （ハ）その穴に径１６ミリメートル、長さ約１７センチメートルの両ネジボルト（４）を通す。
   その際ボルトの出は、鋼板の嵌め込み側を約１１センチメートル、柱面側（引き寄せ金物取り付け用）を約３センチメートルにする。
   （ニ）鋼板の嵌め込み面側とボルトとの接触面を溶接（５）する。
   （ホ）上記の（イ）〜（ニ）で作った金具（１）が嵌るように、柱（２）の側面からボルトを通す穴と直径８５ミリメートル、深さ１９ミリメートルの穴をあける。
   そしてここに、上記（イ）〜（ニ）で作った金具（１）を、嵌め込み面側のボルトを通して嵌め込み、柱の反対側に出たボルトは座金（６）とナット（７）で固定する。
   上記に記載の「柱」は例示であって、引き寄せ金物を使用するところであれば、土台、柱、胴差、はり、桁などのどこでもよい。
   また、嵌め込む鋼板（３）の形状は、円形、四角形など、どんな形でもよいし、上記のすべての寸法は必要とする強度や施工の難易などを考慮して適宜変更すればよい。
2. 木造建築物に使用する引き寄せ金物を固定するために柱などの表面に嵌め込む金具（１１）で、下記（ヘ）〜（リ）のごとく作製した金具。
   取り付けは下記（ヌ）のごとく行う。
   柱（２）の表面にアンカーとなる金具（１１）を嵌め込んでおくことで、ここに引き寄せ金物を取り付けることができるところに特徴がある。
   （ヘ）８５ミリメートル角の、厚さ１９ミリメートルの鋼板（１２）を用意する。
   この鋼板の片面を嵌め込み側、もう片面を柱面側と呼ぶ。
   （ト）上記鋼板の中心に径１６ミリメートルボルトを通す穴をあけ、四隅にはスクリューボルトを通す穴をあける。
   （チ）中心にあけた穴に径１６ミリメートル、長さ約５センチメートルの片ネジボルト（１３）のネジのない方を差し込む。
   その際ボルトは、鋼板の嵌め込み側より約６ミリメートル引っ込んだ位置にする。
   （リ）鋼板の嵌め込み面側とボルトとを溶接（５）する。
   （ヌ）上記の（ヘ）〜（リ）で作った金具（１１）が嵌るように、柱（２）の側面から８５ミリメートル角の、深さ１９ミリメートルの穴をあける。（鋼板が四角形の場合は穴の幅は柱幅の全部でもよい）
   そしてここに、上記（ヘ）〜（リ）で作った金具（１１）を嵌め込み、複数のスクリューボルト（１４）で固定する。
   上記に記載の「柱」は例示であって、引き寄せ金物を使用するところであれば、土台、柱、胴差、はり、桁などのどこでもよい。
   また、嵌め込む鋼板（１２）の形状は、円形、四角形など、どんな形でもよいし、上記のすべての寸法は必要とする強度や施工の難易などを考慮して適宜変更すればよい。
   さらに、金具の固定方法は上記（ヌ）の方法以外に、ビス止めやボルトなどでもよいし、上記（チ）および（リ）はこの方法でなく、鋼板の嵌め込み面側にナットを溶接するなどの方法でもよい。
3. 請求項２に記載の要領で作製した羽子板ボルトを取り付けるための金具。引き寄せ金物用に比べ許容引張力が小さいので寸法を小さくして作製する。

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