JP2005133889A - 軸状締結具 - Google Patents

Abstract

【課題】 締め付けトルクの管理が目視で確実に行え、かつ安価に製造できる軸状締結具を提供する。
【解決手段】 丸軸状の軸体２に、雄ねじ部３，４およびピンテール５を設け、ピンテール５の基端に、所定の締め付けトルクが作用することで破断する破断溝６を設ける。軸体２の材質は、耐力強化用の熱処理が非処理の鋼材とされる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、軽量形鋼を用いた住宅等の建築物の骨組構造や、その他各種の部材の締結に用いる軸状締結具に関する。

軽量形鋼を用いた鉄骨造の骨組では、ボルトを大量に使用しており、これら多量のボルトの締結管理に多大な労力を要している。締結が完了しているか否かを目視で確認することができれば、労力の低減が図れるが、目視では確認することができない。また、建築物のボルトは、最終的には隠れてしまう位置に設けられることが多く、再検査には多大な費用が必要となるため、締め付け時に適切なトルクとなるように管理することが必要となる。

一般の形鋼、いわゆる重量鉄骨を用いた骨組では、高力ボルトが使用されており、高力ボルトは、ピンテールが破断することで締め付けトルクを確認するようにしたトルシア形のものが一般に使用されている。また、鉄骨ラーメン構造をボルト接合で行うようにした柱梁接合構造において、塑性変形するスリーブを用いたワンサイドボルト式の軸状締結具が用いられ（例えば特許文献１）、また種々工夫したトルシア型の高力ボルトが提案されている（例えば特許文献１）。
特開平７−２９２７７１号公報 特開平１０−６１００９号公報

軽量形鋼製の骨組構造では、高力ボルトまでの耐力は不要であり、高力ボルトを使用することは、不経済である。上記ワンサイドボルト式の軸状締結具も高価となり、多数用いられる鉄骨造の骨組等で用いるボルトには適さない。このため、軽量形鋼製の骨組構造で必要とされる程度の耐力のもので、締め付けトルクの管理が容易に、かつ確実に行える安価な軸状締結具が望まれる。

この発明の目的は、締め付けトルクの管理が目視で確実に行え、かつ安価に製造できる軸状締結具を提供することである。

この発明の軸状締結具は、耐力強化用の熱処理が非処理の鋼材からなる軸体に、雄ねじ部およびピンテールを設け、このピンテールの基端に、所定の締め付けトルクが作用することで破断する破断溝を設けたものである。
この構成によると、ピンテールを工具で支持して締め付けを行うことにより、所定の締め付けトルクになると、ピンテールが破断溝で破断して、軸体から外れてしまう。このため、適切な締め付けトルクまで締め付けられたか否かが、目視で確認することができる。過剰な締め付けによる不具合も回避される。また、この軸状締結具は、耐力強化用熱処理が非処理の鋼材からなる軸体で構成されるため、耐力強化のための熱処理工程が不要で、安価に製造することができる。

この発明の他の観点の軸状締結具は、鋼材からなる軸体に、雄ねじ部およびピンテールを設け、このピンテールの基端に、所定の締め付けトルクが作用することで破断する破断溝を設け、上記軸体の材質を、高力ボルトに分類されるボルトとして必要な引っ張り強さに達しない強さとしたことを特徴とする。
この構成の場合も、上記同様に、締め付けトルクの管理が目視で確実に行え、また軸体の材質を、高力ボルトに分類されるボルトとして必要な引っ張り強さに達しない強さの材質としたため、安価に製造できるという効果が得られる。

この発明の軸状締結具は次の各種のものとできる。例えば、この発明の軸状締結具は、耐力強化用の熱処理が非処理の鋼材からなる軸体に、互いにねじ溝の螺進方向を逆とした一対の雄ねじ部を設け、上記軸体の一端に上記雄ねじ部よりも軸方向に延長するピンテールを設け、このピンテールとこのピンテールに隣合う雄ねじ部との間に、所定の締め付けトルクが作用することで破断する破断溝を設けたものであっても良い。

この発明の他の軸状締結具結材は、耐力強化用の熱処理が非処理の鋼製からなる軸体の一端に雄ねじ部を、他端に頭部をそれぞれ設け、上記頭部から軸方向に延びるピンテールを設け、このピンテールと頭部との間に、所定の締め付けトルクが作用することで破断する破断溝を設けたものである。

この発明のさらに他の軸状締結具は、耐力強化用の熱処理が非処理の鋼製からなる軸体の一端に雄ねじ部を、他端に頭部をそれぞれ設け、上記軸体の雄ねじ部側の端部から軸方向に延長するピンテールを設け、このピンテールと雄ねじ部との間に、所定の締め付けトルクが作用することで破断する破断溝を設けたものである。

この発明の軸状締結具は、耐力強化用の熱処理が非処理の鋼材からなる軸体に、雄ねじ部およびピンテールを設け、このピンテールの基端に、所定の締め付けトルクが作用することで破断する破断溝を設けたものであるため、締め付けトルクの管理が目視で行え、しかも安価に製造できるという効果が得られる。

この発明の第１の実施形態を図１および図２と共に説明する。この軸状締結具１は、丸軸状の軸体２に、雄ねじ部３，４およびピンテール５を設け、このピンテール５の基端に、所定の締め付けトルクが作用することで破断する破断溝６を設けたものである。

軸体２の材質は、高力ボルトに分類されるボルトとして必要な引張強さに達しない強さの材質とされる。このため、軸体２の材質は、高力ボルトの場合に施されるような耐力強化用の熱処理が非処理の鋼材とされる。軸体２の材質は、例えば機械構造用炭素鋼や低合金鋼等、種々の材質のものが使用できる。軸体２は、熱処理を全く施さない材質、いわゆる生材で全体が構成されるものであっても、また表面処理等のための熱処理を施したものであっても良いが、引張強さの向上のための熱処理が施されていないものとされる。

軸体２は、両端側に上記雄ねじ部３，４を設けて両切りボルトとし、一端の雄ねじ部４よりもさらに軸方向に延長するようにピンテール５を設ける。ピンテール５の外周面の断面形状は、例えば多角形状とする。両側の雄ねじ部３，４は、互いにねじ溝の螺進方向を逆とする。両側の雄ねじ部３，４のいずれを右ねじとし、いずれを左ねじとしても良い。両側の雄ねじ部３，４の間には、ねじ溝を有しない丸軸部７を設けている。両側の雄ねじ部３，４および丸軸部７の長さ、およびその長さの関係は、用途に応じて任意に設計できる。中央の丸軸７は、必ずしも設けなくても良く、両側の雄ねじ部３，４が、互いにつながる程度に近接していても良い。また、この軸状締結具１は中ボルトに相当するものとされる。例えば、六角ボルトにおけるＪＩＳ規格の中ボルトに分類される精度のものとされる。

破断溝６は、一端の雄ねじ部４とピンテール５との間に位置する。破断溝６は円周溝としているが、必ずしも円周溝でなくても良く、例えば円周方向の１ヵ所または複数箇所に設けられた直線溝であっても良い。破断溝６の断面形状は、Ｖ溝形の他に、各種の形状とできる。破断溝６の深さは、用途に応じて適宜設定される所定の締め付けトルクが作用することで破断する深さとされる。破断溝６を設ける軸方向位置は、雄ねじ部４にねじ山の掛かりが生じない位置としても、また生じる位置としても良い。高力ボルトの場合は、ねじ山の掛かり、すなわち雄ねじ部のねじ山をナット表面より３山程度残すことが基準で定められているが、この実施形態等の軸状締結具１では、高力ボルト程の強度は要求しないため、ねじ山の掛かりが無くても良い。雄ねじ部３についても上記と同様にねじ山の掛かりが無くてもあっても良い。

この軸状締結具１は、両側の雄ねじ部３，４にナット８，９を螺合させたナット付きのものとしても良い。片方の雄ねじ部３のナット８は、省略しても良く、その場合、雄ねじ部３は、例えば被締結部材のねじ孔に螺合させる。ナット８，９についても、耐力強化用の熱処理が非処理の鋼材からなるものが好ましい。その場合、ナット８，９を被締結材１１，１２に溶接しても問題がない。すなわち、熱処理鋼材は溶接による温度で焼き戻されて耐力が低下するが、熱処理が非処理の鋼材であると、このような溶接熱による焼き戻しによる耐力低下の問題を生じない。

図２は、この軸状締結具１の使用形態例を示す。この例では、互いに重ねた２つの被締結材１１，１２にボルト挿通孔１３，１４を設け、これらボルト挿通孔１３，１４に渡って軸状締結具１の軸体２を挿通し、両側の雄ねじ部３，４にナット８，９を螺合させる。各ナット８，９と被締結材１１，１２との間には、座金１５，１６を介在させ、ナット８，９間で被締結材１１，１２を挟み込む。この場合に、締め付け作業は、例えば、作業側に対する裏面側のナット８を所定位置まで雄ねじ部３にねじ込んでおき、また作業側のナット９をある程度ねじ込んでおいて、工具１７のナット係合部１８およびピンテール係合部１９を、作業側のナット９およびピンテール５にそれぞれ係合させ、ピンテール係合部１９に対してナット係合部１８を回転させる。これによりナット９が締め込まれ、所定の締め付けトルクに達すると、軸体２の破断溝６が破断し、締め付け作業が完了する。

このように、ピンテール５を工具１７で支持して締め付けを行うことにより、所定の締め付けトルクになると、ピンテール６が破断溝溝で破断し、軸体２から外れてしまう。このため、適切な締め付けトルクまで締め付けられたか否かが、ピンテール６の有無を見ることで、目視で確認できる。所定締め付けトルクで破断するため、過剰な締め付けによる軸力過大等の不具合も回避される。また、この軸状締結具１は、耐力強化用熱処理が非処理の鋼材からなる軸体で構成されるため、耐力強化のための熱処理工程が不要で、安価に製造することができる。
このため、高力ボルトまでの耐力は必要でないが、確実な品質管理が要求される用途の場合に、この軸状締結具１は好適なものとなる。例えば、多量にボルトが用いられる軽量形鋼製の鉄骨造の骨組体等に使用された場合等に、締め付け管理に必要な労力等を勘案すると、安価で高品質の鉄骨造の骨組体とできる。また、一般の戸建住宅では、ボルト接合に高力ボルトまでの耐力が要求されない場合が多いため、軽量形鋼か一般の形鋼かを問わず、この軸状締結具１は、形鋼製の住宅における鉄骨骨組体の柱・梁間や、他の部材間の接合に好適なものとなる。
また、この軸状締結具１は、二次締めが可能なものとなる。同一の被締結材に対する軸状締結具１の使用本数が多い場合は、最初に締めた軸状締結具１が緩むことがあるが、二次締めが可能であるため、緩みを無くすことができる。また、建方等のときに仮締めを行うことができる。

図３は、上記実施形態の軸状締結具１における他の使用形態を示す。ただし、同図では軸体２の丸軸部７が、図１よりも短く図示している。この使用形態では、軸状締結具１における片方の雄ねじ部３を、被締結材１１に設けられたねじ孔１３Ａに螺合させ、この雄ねじ部３側のナットは８（図１）を省略している。被締結材１１にねじ孔１３Ａを設けることが可能な場合、また被締結材１１のねじ孔１３Ａで必要な強度が確保できる場合は、この例のように雄ねじ部３をねじ孔１３Ａに直接に螺合させることにより、簡素な構造となる。

図４は、この発明の他の実施形態にかかる軸状締結具１Ｂを示す。この軸状締結具１Ｂは、軸体２の一端に雄ねじ部３Ｂを、他端に頭部１０をそれぞれ設け、頭部１０から軸方向に延びるピンテール５を設け、このピンテール５と頭部１０との間に、所定の締め付けトルクが作用するとで破断する破断溝６を設けたものである。頭部１０は、例えば六角形状としてある。ピンテール５の外周面形状は、例えば軸方向に沿う多数の係合溝５ａを有する凹凸面形状としてある。軸体２の材質は、第１の実施形態と同じであり、高力ボルトに分類されるボルトとして必要な引張強さに達しない強さの材質とされ、耐力強化用の熱処理が非処理の鋼材とされる。

この構成の軸状締結具１Ｂは、例えばピンテール５を回転させて軸体２の雄ねじ部３Ｂを被締結材のねじ孔またはナット（図示せず）にねじ込むことで、所定の締め付けトルクに達すると、破断溝６が破断する。このため、上記実施形態と同じく、締め付けトルクの管理が目視で確実に行え、また高力ボルトに比べて安価に製造できる。

図５は、この発明のさらに他の実施形態にかかる軸状締結具１Ｃを示す。この軸状締結具１Ｃは、軸体２の一端に雄ねじ部３Ｃを、他端に頭部１０Ｃをそれぞれ設け、軸体２の雄ねじ部３Ｃ側の端部から軸方向に延長するピンテール５を設け、このピンテール５と雄ねじ部３Ｃとの間に、所定の締め付けトルクが作用するとで破断する破断溝６を設けたものである。軸体２の材質は、第１の実施形態と同じであり、高力ボルトに分類されるボルトとして必要な引張強さに達しない強さの材質とされ、耐力強化用の熱処理が非処理の鋼材とされる。

この構成の軸状締結具１Ｃは、例えば、軸体２の雄ねじ部３Ｃを被締結材のねじ孔またはナット（図示せず）にねじ込み、ピンテール５を回転させて締め込むことで、所定の締め付けトルクに達すると、破断溝６が破断する。このため、上記実施形態と同じく、締め付けトルクの管理が目視で確実に行え、また高力ボルトに比べて安価に製造できる。
なお、図４，図５の各実施形態において、特に説明する事項の他は、図１に示す実施形態と同じである。

図６（Ａ）は、この発明の軸状締結具を使用した軽量形鋼使用鉄骨造の骨組体の一例を示す。この軽量形鋼使用鉄骨造の骨組体２０は、それぞれ軽量形鋼からなる柱２１に梁２２を接合する柱・梁接合部において、これら柱２１と梁２２の重なり部分に、この発明の上記いずれかの実施形態にかかる軸状締結具１，１Ｂ，１Ｃを用いたものである。軸状締結具１として、例えば第１の実施形態にかかる軸状締結具１が用いられる場合、柱２１および梁２２には、互いに重なる板部、例えば軽量形鋼のウェブまたはフランジ部に、互い整合するボルト挿通孔を設け、図２の例と同様に接合を行う。この場合に、図２で示す被締結材１１，１２は、それぞれ柱２１または梁２２となる。

図６（Ｂ）は、図６（Ａ）と同じく軽量形鋼使用鉄骨造の骨組体２０において、ブレース２３の端部に設けられた接合板２３ａを軽量形鋼製の柱または梁となる鉄骨材２４に接合する箇所に、この発明の上記いずれかの実施形態にかかる軸状締結具１，１Ｂ，１Ｃを用いている。

図７は、この発明の軸状締結具を使用した住宅における軽量形鋼製骨組体における他の例を示す。この軽量形鋼製骨組体３０は、軽量形鋼からなるパネルフレーム３１を有する壁パネル３２を、軽量形鋼製の柱３３にボルト接合する箇所に、この発明の上記いずれかの実施形態にかかる軸状締結具１，１Ｂ，１Ｃを用いている。パネルフレーム３１は、内向きの軽量溝形鋼または軽量リップ溝形鋼とされ、柱３３は軽量溝形鋼または軽量リップ溝形鋼とされている。軸状締結具として、例えば第１の実施形態にかかる軸状締結具１を用いる場合を説明すると、軽量形鋼製の柱３３のフランジ部と軽量形鋼製のパネルフレーム３１のウェブ部との重なり部分に、互い整合するボルト挿通孔を設け、図２の例と同様に接合を行う。この場合に、図２で示す被締結材１１，１２は、それぞれ柱３３およびパネルフレーム３１となる。なお、壁パネル３２は、パネルフレーム３１に下地材３４を介して面材３５を張った外壁パネルである。

この発明の第１の実施形態にかかる軸状締結具をナット付き状態で示す破断正面図である。 同軸状締結具の使用形態を示す断面図である。 同軸状締結具の他の使用形態を示す断面図である。 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれこの発明の他の実施形態にかかる軸状締結具の正面図およびピンテールの端面図である。 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれこの発明のさらに他の実施形態にかかる軸状締結具の正面図およびピンテールの端面図である。 （Ａ）はこの発明の軸状締結具を使用した骨組体の柱・梁接合部の一例を示す斜視図、（Ｂ）は同骨組体のブレース接合部分の断面図である。 この発明の軸状締結具を使用した軽量形鋼製骨組体における他の例の水平断面図である。

符号の説明

１…軸状締結具
１Ｂ，Ｃ…軸状締結具
２…軸体
３，４…雄ねじ部
３Ｂ…雄ねじ部
３Ｃ…雄ねじ部
５…ピンテール
６…破断溝
８，９…ナット
１０，１０Ｃ…頭部

Claims (5)

1. 耐力強化用の熱処理が非処理の鋼材からなる軸体に、雄ねじ部およびピンテールを設け、このピンテールの基端に、所定の締め付けトルクが作用することで破断する破断溝を設けた軸状締結具。
2. 鋼材からなる軸体に、雄ねじ部およびピンテールを設け、このピンテールの基端に、所定の締め付けトルクが作用することで破断する破断溝を設け、上記軸体の材質を、高力ボルトに分類されるボルトとして必要な引張強さに達しないものとしたことを特徴とする軸状締結具。
3. 耐力強化用の熱処理が非処理の鋼材からなる軸体に、互いにねじ溝の螺進方向を逆とした一対の雄ねじ部を設け、上記軸体の一端に上記雄ねじ部よりも軸方向に延長するピンテールを設け、このピンテールとこのピンテールに隣合う雄ねじ部との間に、所定の締め付けトルクが作用することで破断する破断溝を設けた軸状締結具。
4. 耐力強化用熱処理が非処理の鋼製からなる軸体の一端に雄ねじ部を、他端に頭部をそれぞれ設け、上記頭部から軸方向に延びるピンテールを設け、このピンテールと頭部との間に、所定の締め付けトルクが作用することで破断する破断溝を設けた軸状締結具。
5. 耐力強化用熱処理が非処理の鋼製からなる軸体の一端に雄ねじ部を、他端に頭部をそれぞれ設け、上記軸体の雄ねじ部側の端部から軸方向に延長するピンテールを設け、このピンテールと雄ねじ部との間に、所定の締め付けトルクが作用することで破断する破断溝を設けた軸状締結具。
   

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