JP2006307606A

JP2006307606A - 木質系の柱又は梁等の構造材

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Publication number: JP2006307606A
Application number: JP2005134683A
Authority: JP
Inventors: Masao Masuda; 正雄増田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-05-02
Filing date: 2005-05-02
Publication date: 2006-11-09

Abstract

【目的】本発明は、適宜の角材又は板状材が重ねられつつダボにて傾斜角度を有して前記角材又は板状材相互が結合された構成とし、特に、接着剤（糊）を使うことなく、強固且つ耐久性に優れ、環境などに良好な木質系の柱又は梁等の構造材に関する。
【構成】何らの接着剤を使うことなく異なる角材１又は板状材２等の木材Ａが重ねられ、該木材Ａからなる複数のダボ３にて結合されていること。且つ該ダボ３は適宜な傾斜角度を有して設けられてなること。
【選択図】図１

Description

本発明は、適宜の角材又は板状材が重ねられつつダボにて傾斜角度を有して前記角材又は板状材相互が結合された構成とし、特に、接着剤（糊）を使うことなく、強固且つ耐久性に優れ、環境などに良好な木質系の柱又は梁等の構造材に関する。

従来技術としては、特許文献１に示すように、複数の単板を積層した合板、該合板を使用した合板パネル、及び該合板の製造方法に関し、特に、建築土木用の構造用合板又は合板パネルとして開示されている。また、特許文献２に示すように、既成積層木材ユニットも存在している。

わが国では、木質系の柱又は梁としての構造材としては、好ましくは、樹齢数十年の松、杉などの樹木が使用されているが、その数は年々減少している。また、これよりもか細い樹木の間伐材としての板厚のある板状体、又は小径木の角材、又は間伐材の板厚を薄くした等の板状材は多く存在している。そこで、合板としての柱又は梁等の構造材も多数存在しているが、接着剤を使ったとしても永年使用によって強度的に問題が出ている。

また、積層間の接着剤（糊）の存在により、燃やすときに、ダイオキシンが発生するとのことで、環境上問題視されている。また、その接着剤（糊）の存在は、シックハウス症候群の原因とも言われ、健康問題としても問題視されている。
特表２０００−５２０１９８特願平９−２４８８０３号

しかるに、特許文献１では、ダボ方式で接着剤（糊）を使う接合では、永年使用後では、必ずしも強度性が得られなかった。このため、本発明が解決しようとする課題（技術的課題又は目的等）は、接着剤（糊）を使うことなく傾斜ダボを使うことで、強固且つ耐久性に優れ、環境などに良好な木質系の柱又は梁等の構造材を実現することである。

そこで、発明者は上記課題を解決すべく鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、何らの接着剤を使うことなく異なる角材又は板状材等の木材が重ねられ、該木材からなる複数のダボにて結合され、且つ該ダボは適宜な傾斜角度を有して設けられてなることを特徴とする木質系の柱又は梁等の構造材としたことにより、前記課題を解決したものである。また、請求項２の発明においては、前述の構成において、前記木材は、厚み又は太さのある角材からなり、二本が重ねられてなることを特徴とする木質系の柱又は梁等の構造材としたことにより、前記課題を解決したものである。

請求項３の発明においては、前述の構成において、前記木材は、厚さが比較的薄く形成された角材からなり、３枚以上が重ねられてなることを特徴とする木質系の柱又は梁等の構造材としたことにより、前記課題を解決したものである。また、請求項４の発明においては、前述の構成において、前記ダボの傾斜角度は、前記木材の長手方向に適宜な角度傾斜してなることを特徴とする木質系の柱又は梁等の構造材としたことにより、前記課題を解決したものである。

また、請求項５の発明においては、前述の構成において、前記ダボの傾斜角度は、前記木材の幅方向にも適宜な角度傾斜してなることを特徴とする木質系の柱又は梁等の構造材としたことにより、前記課題を解決したものである。また、請求項６の発明においては、前述の構成において、前記ダボの傾斜角度は、約３°乃至約３０°に形成されてなることを特徴とする木質系の柱又は梁等の構造材としたことにより、前記課題を解決したものである。さらに、請求項７の発明においては、前述の構成において、前記ダボが少なくとも３本以上設けられているときに、一部を垂直に設けてなることを特徴とする木質系の柱又は梁等の構造材としたことにより、前記課題を解決したものである。

請求項１の発明においては、強度を有した結合ができ、接着剤を使わないことから、仮に焼却してもダイオキシンの発生もなく、近年問題視されているシックハウス症候群にならず、さらにダボの傾斜設置にて頗る強固にできる利点がある。また、請求項２の発明では、間伐材としての角材を有効利用でき、国内の木材産業に多大なる貢献ができる。また、請求項の発明では、間伐材から取った角材を有効利用でき、これはまた国内の木材産業に貢献ができるものである。請求項４の発明では、十分に強固な強度に結合できる。また、請求項５の発明においては、さらに強固な結合ができる。また、請求項６の発明では、請求項４の発明と同等な効果を奏する。また、請求項７の発明においては、請求項１の発明と同等な効果を奏するものである。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明すると、図１乃至図２は第１実施形態であって、２本の厚み又は太さのある間伐材としての角材１，１にて構成されている。該角材１，１の長手方向の相互の接合面が接触して、複数のダボ３にて結合されている。その接合面には何らの接着剤も使用されない。該ダボ３は、任意の角度に傾斜されたダボ穴４に堅めに挿入されて結合されている[図２（Ｂ）参照］。該ダボ３による結合について詳述する。

前記角材１の長手方向をＸ方向とし、該角材１，１が結合された高さ方向をＺ方向とし、前記Ｘ方向とＺ方向とに直交する方向をＹ方向とする。すなわち、該Ｙ方向は、前記Ｘ方向に直交しつつ前記角材１，１の結合面に平行な方向とする。すると、前記ダボ３及びダボ穴４の傾斜角度としては、Ｘ方向から見て∠α[図２（Ａ）参照］で、Ｙ方向から見て∠β[図２（Ｃ）参照］で、Ｚ方向から見て∠γ[図２（Ｄ）参照］として構成されている。

前記∠α、∠β及び∠γは、それぞれ任意の約２、３°から約３０°の角度として構成されている。前記角材１などの木材では、該木材を構成する繊維は木の長手方向に配列されているため、この長手方向（Ｘ方向）への傾斜角度∠βは最低設けるものである。
さらに具体的には、図１の（ア）個所を拡大した図１（Ｂ）及び図２について説明すると、前記角材１の頂部面と同一面上であって、前記ダボ３頂部の真円の中心をＯ_０とし、且つ前記角材１の底部面と同一面上であって、前記ダボ３底部の真円の中心をＯ_１とし、前記Ｏ_０点から下した垂線と前記角材１の底部面上の足をＯ_ｎとし、該Ｏ_ｎ点からＸ方向及びＹ方向に基準線ｍ，ｎを引く。すると、Ｘ方向から見たＯ_ｎＯ_１は、線分Ｙ_１となり、Ｙ方向から見たＯ_ｎＯ_１は、線分Ｘ_１となる。

前記Ｘ方向から見た線分Ｙ_１は∠αとなる[図３（Ａ）参照］。また、Ｙ方向から見た線分Ｘ_１は∠βとなる[図３（Ｃ）参照］。また、平面的に見た角度は、∠γである。このような結合は、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、少なくとも２本の角材１，１が、Ｘ―Ｚ面において、適宜な傾斜角度となるように、ダボ３が適宜の間隔をおいて複数形成されている。図４（Ａ）では、一列にダボ３が設けられ、図４（Ｂ）の場合は、二列にダボ３が設けられている。また、図５（Ａ）のように、長手方向に、ダボ３が１本、２本と交互に設けられることもある。これを平面的に見て、ダボ３の傾斜方向を矢印として簡略化すると、図５（Ｂ）に示す通りである。

次に、本発明の第２実施形態を、図６及び図７に基づいて説明する。図６（Ａ）に示すように、主として間伐材を使用する。この間伐材としての木材Ａを扁平な板状材２として形成し、少なくとも、３枚以上（図６及び図７では、４枚）が重ねられ、この状態で、第１実施形態と同様に立体的に傾斜したダボ３が設けられている。この場合にも、図７に示すように、図５と同様にダボ３を配置させて結合している。また、ダボ３が、角材１，１を貫通している場合を貫通ダボといい、図１乃至図５及び図６（Ａ）の場合である。また、一方向端が隠れた状態の場合を隠しダボといい、図６（Ｂ）の右側の場合である。外観を重視してダボ３を隠した面を表面として、構造物の柱又は梁に使用するものである。強度的には、貫通ダボも隠しダボであっても同等である。このように間伐材としての木材Ａには、角材１と板状材２とが含まれる。前記木材Ａには、無垢の間伐材が使用されることが多いが、これ以外の木質系部材を使用することもある。

前記ダボ３の材料としては、前記角材１又は板状材２等の木材Ａよりも硬い材質の木材Ａを使用するのが通常であるが、強度をそれほど要求されない場合には、前記木材Ａと同一材を使用することもある。また、ダボ３の径は、前記ダボ穴４の内径よりも僅かに大きくして固く押し込むようにして前記木材Ａ，Ａ相互を結合する。通常、前記ダボ３の直径は、約１０mm乃至約３０mm程度で使用される。また、小型材の柱又は梁では１０mm以下でも、大型材の柱又は梁では３０mm以上でも使用されるものである。ダボ３が木材Ａに圧迫密着するために、ダボ３材の含水率として、約１５％以下、好ましくは約１０％近くにして使用する。

また、前記角材１は、乾燥状態として、含水率として、約２０％以下、好ましくは約１５％程度を使用するものである。さらに、該角材１において、扁平な板材の場合は、板厚（Ｚ方向）が、約３０mm内外であって、幅（Ｙ方向）が約１００mm乃至約２００mmをなし、長手方向（Ｘ方向）が、約１００cm乃至約８００cm程度の部材が使用される。ダボ３にて強固に結合されていれば、その数値には限定されない。

また、傾斜設置されたダボ３で結合された角材１，１についての強度を説明する。図８に示すように、角材１，１にダボ３の軸方向としてＺ方向に全体の力Ｆが作用して、角材１，１を剥がすように作用した場合である。図８の上側のダボ３の立体角をθ_１とする。該θ_１は、図１の（ア）個所の∠α_１と∠β_１と∠γとで構成された立体角である。また、図８の下側のダボ３の立体角をθ_２とする。これは、図１の（イ）個所の∠α_２と∠β_２と∠γとで構成された立体角である。また、図８の上側のダボ３に加わる分力をｆ_１とし、図８の下側のダボ３に加わる分力をｆ_２とする。説明を簡略化して、分力ｆ_１と分力ｆ_２との２本のダボ３で合力Ｆ(全体の力)とすると、ｆ_１ｃｏｓθ_１+ｆ_２ｃｏｓθ_２＝剥がす合力となる。ここで、分力ｆ_１と分力ｆ_２の方向が異なることから、前記角材１が圧縮又は引張による外力にて変形しない場合には、剥がす力として作用しない。すなわち、角材１，１相互は結合状態を保持する。また、ｆ_１ｓｉｎθ_１+ｆ_２ｓｉｎθ_２＝２本のダボ３のせん断力となる。このせん断力が、ダボ３の材質及び直径による強度性として保持される。

以上のように、傾斜設置されたダボ３で結合された角材１，１は、何らの接着剤を使うことがなくても、角材１，１相互は強固な結合ができる。このように、接着剤を使わないことから、仮に焼却してもダイオキシンの発生もなく、近年問題視されているシックハウス症候群を確実に回避できるという大きな利点がある。特に、何らの接着剤を使わないことから安価に構成できつつ、強固にできるという極めて顕著な効果を奏する発明である。

なお、１本の木材に対して、前述した本発明と同様に、適宜の角度傾斜させたダボを複数設けて、縦て割れしやすい木材の弱点を補う目的にも利用できる。このことは、木材を構成する繊維は木の長手方向に配列されており、強度的に見れば木の太さ方向（直径方向）に多重積層構造である。過度のせん断力が繊維の流れ方向に働いたときには当然積層剥離が起こる。その剥離を防止するために、せん断力に対し直交方向に適宜の角度傾斜させたダボを複数打つ構成とするものである。

近時、間伐材の利用を如何にするかが問題視されていたが、本発明では、間伐材の利用可能性が極めて高く、国内の木材産業の救世主となるのみならず、国内の林業及び木材産業の発展に多大なる貢献ができるものである。ひいては、森林保全、環境保持に貢献できる。

（Ａ）は本発明の第１実施形態の梁の一部斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の（ア）部個所の拡大図である。図１（Ｂ）の更なる拡大図である。（Ａ）は図１（Ｂ）のＱ−Ｑ矢視図、（Ｂ）はダボを挿入させる状態の一部断面図、（Ｃ）は図１（Ｂ）のＲ−Ｒ矢視図、（Ｄ）は図１（Ｂ）のＳ−Ｓ矢視図である。（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の第２実施形態の柱の一部斜視図である。（Ａ）は本発明の第１実施形態の梁の一部斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の平面略示図である。（Ａ）は本発明の第２実施形態の梁の一部断面図、（Ｂ）はダボの形態を示した断面図である。は本発明の第２実施形態の梁の一部斜視図である。は本発明の重ねられた板状体に剥がす外力が発生した場合の作用状態図である。

符号の説明

Ａ…木材
１…角材
２…板状材
３…ダボ
４…ダボ穴

Claims

何らの接着剤を使うことなく異なる角材又は板状材等の木材が重ねられ、該木材からなる複数のダボにて結合され、且つ該ダボは適宜な傾斜角度を有して設けられてなることを特徴とする木質系の柱又は梁等の構造材。
請求項１において、前記木材は、厚み又は太さのある角材からなり、２本が重ねられてなることを特徴とする木質系の柱又は梁等の構造材。
請求項１において、前記木材は、厚さが比較的薄く形成された板状材からなり、３枚以上が重ねられてなることを特徴とする木質系の柱又は梁等の構造材。
請求項１，２又は３において、前記ダボの傾斜角度は、前記木材の長手方向に適宜な角度傾斜してなることを特徴とする木質系の柱又は梁等の構造材。
請求項４において、前記ダボの傾斜角度は、前記木材の幅方向にも適宜な角度傾斜してなることを特徴とする木質系の柱又は梁等の構造材。
請求項４又は５において、前記ダボの傾斜角度は、約３°乃至約３０°に形成されてなることを特徴とする木質系の柱又は梁等の構造材。
請求項１，２，３，４，５又は６において、前記ダボが少なくとも３本以上設けられているときに、その一部を垂直に設けてなることを特徴とする木質系の柱又は梁等の構造材。