JP2023146809A - 接合構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】鋼棒の定着を効率良く行い、定着長を小さくすることのできる接合構造等を提供する。【解決手段】接合構造1は、梁2と壁3とを接合するものである。接合構造1では、梁2から突出する鋼棒4が、壁3の梁2側の面から形成された孔31内に位置し、孔31に充填材5が充填される。孔31は、孔31の先端側から開口側に向かって拡幅する。壁3は、2枚の木質板30を、板面同士が対向するように配置することで形成され、これらの木質板30に形成された溝が組み合わされることで、孔31が形成される。【選択図】図1
Description
本発明は、構造部材同士の接合構造等に関する。
GIR(グルードインロッド)接合では、図10に示すように、木質材102に形成された孔103に鋼棒104を挿入し、エポキシ樹脂等の接着材105を孔103に充填することで、鋼棒104が木質材102に定着される。
鋼棒104の定着耐力を大きく取るためには、一つには鋼棒104の定着長を大きくすることが有効である。また特許文献1の図9には、孔103の内面に凹凸を設けることが記載されており、これにより接着材105の付着力に加えて支圧力を働かせ、鋼棒104の定着耐力を高めることも可能である。
鋼棒104に対する引抜力の作用時には、鋼棒104の変位(伸び)が孔103の開口付近で大きくなり、接着材105に生じる付着応力が、孔103の開口に近い程大きく、先端に向かうにつれて小さくなる。そのため、付着応力の大きい孔103の開口側で接着材105の付着破壊が生じ、その破壊が孔103の先端側に伝播することで、鋼棒104が木質材102から引き抜かれてしまう。結果、鋼棒104の定着長を大きくしても、その先端側の一定長さの部分が耐力向上に寄与せず、効率が悪いという欠点がある。
また、GIR接合において鋼棒104の定着長を大きくしようとすると、孔103の削孔に用いる削孔工具の長さにより孔103の長さが制限されること、孔103の鉛直精度の確保が難しいこと、鋼棒104を孔103に挿入する際の施工性が悪化すること等も課題となる。特許文献1に記載された方法も、孔103が凹凸を有していることから孔103の削孔は困難である。
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、鋼棒の定着を効率良く行い、定着長を小さくすることのできる接合構造等を提供することを目的とする。
前述した目的を達成するための第1の発明は、2つの構造部材同士の接合構造であって、一方の構造部材から突出する鋼棒が、他方の構造部材の前記一方の構造部材側の面から形成された孔内に位置し、前記孔に充填材が充填され、前記孔が、前記孔の先端側から開口側に向かって拡幅することを特徴とする接合構造である。
第2の発明は、2つの構造部材同士の接合構造であって、一方の構造部材から突出する鋼棒が、他方の構造部材の前記一方の構造部材側の面から形成された孔内に位置し、前記孔に充填材が充填され、前記充填材のうち、前記孔の開口側に位置する第1の充填材のせん断剛性が、前記孔の先端側に位置する第2の充填材のせん断剛性よりも低いことを特徴とする接合構造である。
第2の発明は、2つの構造部材同士の接合構造であって、一方の構造部材から突出する鋼棒が、他方の構造部材の前記一方の構造部材側の面から形成された孔内に位置し、前記孔に充填材が充填され、前記充填材のうち、前記孔の開口側に位置する第1の充填材のせん断剛性が、前記孔の先端側に位置する第2の充填材のせん断剛性よりも低いことを特徴とする接合構造である。
第1の発明では、孔が先端側から開口側に向かって拡幅することにより、孔内の充填材の厚みも孔の先端側から開口側に向かって大きくなる。充填材のせん断剛性は充填材が厚くなるほど低くなるので、鋼棒に引抜力が作用した際の充填材の付着応力(せん断応力)を、図10のように孔の断面が一定の場合と比較して、孔の開口側で低下させ、先端側で増加させることができる。結果、付着応力を鋼棒の全長に亘って均一化でき、孔の開口側での付着破壊を抑制し、先端側での付着応力を生じさせることもできる。そのため、鋼棒の定着を効率良く行うことができ、鋼棒の定着長を小さくすることが可能になり、施工が容易になる。第2の発明においても、孔内の充填材のせん断剛性を孔の開口側で低く、先端側で高くすることで、上記と同様の効果が得られる。
前記他方の構造部材は、例えば木質材による壁である。
これにより、木質材による壁を対象としたGIR接合において、鋼棒を効率良く定着させることができ、鋼棒の定着長を短くすることができる。
これにより、木質材による壁を対象としたGIR接合において、鋼棒を効率良く定着させることができ、鋼棒の定着長を短くすることができる。
第1の発明において、前記孔が段状に拡幅することも望ましい。
これにより、孔を簡単に加工することができる。
これにより、孔を簡単に加工することができる。
また第2の発明において、前記第1の充填材が、前記鋼棒の周囲のみに設けられ、前記第1の充填材と前記孔の内面の間に、前記第2の充填材が充填されることも望ましい。
これにより、充填材の施工が容易になる。
これにより、充填材の施工が容易になる。
さらに、第1、第2の発明において、前記他方の構造部材が、複数の部材を面同士が対向するように配置することで形成され、前記複数の部材の対向面に溝が形成され、前記孔は、前記溝を組み合わせて形成されることも望ましい。
これにより、各部材の溝を、所定の孔が形成されるように高い精度で容易に加工できる。
これにより、各部材の溝を、所定の孔が形成されるように高い精度で容易に加工できる。
本発明によれば、鋼棒の定着を効率良く行い、定着長を小さくすることのできる接合構造等を提供できる。
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。
[第1の実施形態]
(1.接合構造)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る接合構造1を示す図である。接合構造1は梁2と壁3を接合するものであり、図1(a)は壁3の厚さ方向の断面図、図1(b)は壁3の水平方向の断面図である。図1(a)は図1(b)の線B-Bによる断面、図1(b)は図1(a)の線A-Aによる断面を示したものである。
(1.接合構造)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る接合構造1を示す図である。接合構造1は梁2と壁3を接合するものであり、図1(a)は壁3の厚さ方向の断面図、図1(b)は壁3の水平方向の断面図である。図1(a)は図1(b)の線B-Bによる断面、図1(b)は図1(a)の線A-Aによる断面を示したものである。
梁2は、例えば木造、RC(鉄筋コンクリート)造等の構造部材である。
壁3は、木質材により形成された構造部材であり、2枚の木質板30を、板面同士が対向するように配置することで形成される。木質板30は、CLT(Cross Laminated Timber)やLVL(Laminated Veneer Lumber)などの木質材によって形成された板状の部材であるが、木質材はこれに限定されない。
接合構造1では、梁2に埋設された鉄筋等の鋼棒4が壁3側に突出し、その突出部分が、壁3に形成された孔31内に配置される。孔31は、壁3の梁2側の面から壁3の内部に向かって延伸し、当該面に孔31の開口が形成される。孔31の断面(孔31の延伸方向と直交する断面をいう。以下同様)は円形であり、鋼棒4は孔31の断面の中心に位置する。鋼棒4の径は、孔31内の全長に亘って略一定である。
孔31には充填材5が充填される。充填材5は、エポキシ樹脂などの接着材や、モルタル等のグラウト材などであるが、これらに限定されない。壁3を形成する木質板30には、充填材5の注入孔と空気抜き孔(不図示)が予め設けられ、充填材5は注入孔から孔31内に注入される。なお、梁2と壁3との隙間にはモルタル6が設けられる。
図2は、壁3内の孔31の3次元形状を示す斜視図である。図2に示すように、孔31は、壁3の面外方向と面内方向の2方向に関し、孔31の先端側から開口側に向かって連続的に拡幅する。なお、面外方向は図2の左右方向に対応し、面内方向は図2の奥行方向に対応する。面外方向と面内方向は平面において直交する。
図3(a)は、壁3を形成する2枚の木質板30の厚さ方向の断面を見たものである。これらの木質板30の対向面には溝311が形成される。前記の孔31は、図3(a)の矢印に示すように2枚の木質板30の対向面同士を重ね合わせたときに、両対向面の溝311が組み合わさることで形成される。
溝311は、図3(b)に示すように切削工具8を用いて木質板30を切削することで形成できる。切削工具8を木質板30の面内方向や厚さ方向に移動させることで溝311の拡幅形状を精度良く加工でき、これにより前記した孔31の拡幅形状を実現できる。
本実施形態では、孔31の拡幅形状により、鋼棒4に引抜力が作用した際に、孔31内の鋼棒4の全長に亘って充填材5の付着応力を均一化し、鋼棒4の定着を効率良く行うことで、鋼棒4の定着長を小さくすることができる。
すなわち、充填材5として用いられる接着材やグラウト材は、一般的に層厚が大きくなるほどせん断剛性が低くなる性状がある。接合構造1では、鋼棒4の径が一定で孔31が先端側から開口側に向かって拡幅しているので、孔31の先端側から開口側に行くほど充填材5が厚くなり、せん断剛性が緩やかに低下する。
鋼棒4に引抜力が作用した際には、鋼棒4の変位が孔31の開口側で大きくなるが、孔31の開口側では充填材5が厚く、せん断剛性が相対的に低いことから、充填材5の付着応力(せん断応力)は小さくなる。一方、孔31の先端側では鋼棒4の変位は小さいが、充填材5が薄くせん断剛性が相対的に高いことから、充填材5の付着応力は大きくなる。
結果、鋼棒4の引抜時に充填材5に生じる付着応力は、図4の右グラフに示すように、孔31内の鋼棒4の全長に亘って均一化され、孔31の開口側で前記したような付着破壊が生じず、孔31の先端側においても引抜力が負担される。従来のGIR接合では、図10(a)の右グラフの三角形の面積で求められる付着力と引抜力とが釣り合うのに対し、本実施形態の接合構造1では、図4の右グラフの長方形の面積で求められる付着力と引抜力とが釣り合うこととなり、鋼棒4の定着耐力が向上する。
以上説明したように、本実施形態の接合構造1では、孔31が先端側から開口側に向かって拡幅することにより、孔31内の充填材5の厚みも孔31の先端側から開口側に向かって大きくなる。充填材5のせん断剛性は充填材5が厚くなるほど低くなるので、鋼棒4に引抜力が作用した際の充填材5の付着応力(せん断応力)を、図10のように孔103の断面が一定の場合と比較して、孔31の開口側で低下させ、先端側で増加させることができる。結果、付着応力を鋼棒4の全長に亘って均一化でき、孔31の開口側での付着破壊を抑制し、先端側での付着応力を生じさせることもできる。そのため、鋼棒4の定着を効率良く行うことができ、鋼棒4の定着長を小さくすることが可能になり、施工が容易になる。
また本実施形態では、壁3が複数の木質板30を用いて形成され、各木質板30に形成された溝311を組み合わせることで孔31が形成されるので、各木質板30の溝311を、所定の孔31が形成されるように高い精度で容易に加工できる。また本実施形態では、木質材による壁3を対象としたGIR接合において、鋼棒4を効率良く定着させることができ、鋼棒4の定着長を短くすることができる。
しかしながら、本発明は以上の実施形態に限定されない。例えば図5に示すように、孔31の開口付近において、鋼棒4の周囲に付着除去部9を設け、充填材5との付着を避けても良い。付着除去部9は、例えば鋼棒4に予め厚みのあるテープ等の帯状材を巻いたり、粘土をつけたりして形成できる。付着除去部9を設けることにより、鋼棒4が降伏した時に、壁3等の変形に追従して鋼棒4が伸びる区間を確保でき、鋼棒4が脆性的に破断するのを防止できる。
また、切削工具8の形状や移動方向を適宜設定することで、孔31の断面を円形以外の形状とすることも可能であり、壁3の面外方向と面内方向のうち一方のみが拡幅し、他方が拡幅しない孔31を形成することもできる。図6は、壁3の面外方向のみ拡幅する孔31を図2と同様に示した例であり、この場合、鋼棒4の面内方向の間隔を確保しやすく、鋼棒4を面内方向に密に配置することが容易になるという利点がある。また孔31(溝311)の加工もより容易になる。
また本実施形態では、複数枚の木質板30を重ね合わせて壁3が形成されるが、コンクリート製のプレキャスト板を複数枚重ね合わせて壁3を形成してもよい。また壁3は単一の木質材またはコンクリート製のプレキャスト部材により形成されてもよく、孔31は木質材やプレキャスト部材を削孔することにより形成できる。この場合も、開口側に向かって拡幅する孔31は比較的容易に加工できる。
また図7の接合構造1aに例示するように、孔31は、開口側に向かって段状に拡幅するようにしてもよい。これにより、一般的な加工具を用いて孔31を簡単に加工できる。例えば複数枚の木質板30を重ね合わせて壁3とする場合は、切削工具8による切削幅や切削深さを変えて溝311を段状に切削加工し、木質板30の溝311同士を重ね合わせることで孔31を形成できる。木質材やプレキャスト部材を削孔する場合も、削孔径の異なる削孔工具を用いて複数回に分けて削孔することで、段状に拡幅する孔31を容易に形成できる。
また本実施形態では梁2の上に壁3が位置するが、梁2の下に壁3が位置する場合も、図1の接合構造1等と同様の(接合構造1等を上下反転した)接合構造により接合を行うことができる。また本実施形態では接合構造1で接合される2つの構造部材を梁2と壁3としたが、接合される構造部材の組み合わせはこれに限らず、一方の構造部材から突出する鋼棒4を、他方の構造部材に形成された孔31に挿入するような構成全般に適用することが可能である。その例を挙げると、柱同士、梁同士、柱と梁、梁とスラブ、スラブ同士、壁同士、柱と壁などである。いずれの場合も、孔31を有する構造部材は、複数の部材を組み合わせて形成することが可能であり、各部材に形成された溝311を組み合わせることで孔31を形成できる。
次に、本発明の別の例を第2の実施形態として説明する。第2の実施形態は第1の実施形態と異なる点について説明し、同様の構成については図等で同じ符号を付すなどして説明を省略する。また、第2の実施形態で説明する構成は、第1の実施形態で説明した構成と必要に応じて組み合わせることができる。
[第2の実施形態]
図8は、本発明の第2の実施形態に係る接合構造10を示す図である。接合構造10は、孔31aの断面が先端側から開口側まで変化せず、孔31aの開口側と先端側とで異なる充填材5a、5bが設けられる点で第1の実施形態と異なる。
図8は、本発明の第2の実施形態に係る接合構造10を示す図である。接合構造10は、孔31aの断面が先端側から開口側まで変化せず、孔31aの開口側と先端側とで異なる充填材5a、5bが設けられる点で第1の実施形態と異なる。
充填材5a、5bは、特にせん断剛性において異なり、孔31aの開口側の充填材5a(第1の充填材)は、先端側の充填材5b(第2の充填材)よりも、相対的にせん断剛性が低い。充填材5aは例えばモルタルやウレタン等であり、充填材5bは例えばエポキシ樹脂等の接着材である。しかしながら、充填材5a、5bはこれに限らず、充填材5aのせん断剛性が充填材5bのせん断剛性より低ければよい。
孔31aには先に充填材5aが充填され、その後、充填材5aの上方に充填材5bが充填される。壁3には、充填材5a、5bのそれぞれに対して注入孔と空気抜き孔(不図示)が設けられ、充填材5a、5bはそれぞれの注入孔から孔31a内に注入される。
第2の実施形態の接合構造10でも、孔31aの開口側にせん断剛性が低い充填材5aを、孔31aの先端側にせん断剛性が高い充填材5bを充填することにより、第1の実施形態と同様の効果が得られ、鋼棒4に引抜力が作用した際に充填材5a、5bに生じる付着応力を、孔31aの開口側で低下させ、先端側で増加させることができる。結果、付着応力を鋼棒4の全長に亘って均一化でき、鋼棒4の定着を効率良く行うことで、鋼棒4の定着長を小さくできる。
なお、本実施形態でも梁2の上に壁3が位置するが、梁2の下に壁3が位置する場合も、図8の接合構造10と同様の(接合構造10を上下反転した)接合構造で接合を行うことができる。この場合、孔31aには先に充填材5bが充填され、その後、充填材5bの上方に充填材5aが充填される。また第1の実施形態で説明した孔31の拡幅形状は、第2の実施形態においても適用することが可能である。
また、本実施形態では充填材5aが孔31aの断面全体に充填されているが、図9の接合構造10aに示すように、充填材5aを、孔31aの断面全体でなく、鋼棒4の周囲にのみ設け、充填材5bが、充填材5aと孔31aの内面の間を含む残りの部分に充填されるようにしてもよい。この場合、例えば予め鋼棒4の周囲にウレタン等の充填材5aを設けた状態で、鋼棒4を孔31aに挿入し、その後、孔31a内に充填材5bを充填することができる。
この場合も、孔31aの開口側にせん断剛性の低い充填材5aが存在することで、上記と同様の効果が得られる。また注入孔と空気抜き孔(不図示)は充填材5bに対してのみ設ければよく、充填作業も1回で済むことから施工が容易になる。
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
1、1a、10、10a:接合構造
2:梁
3:壁
4:鋼棒
5、5a、5b:充填材
30:木質板
31、31a:孔
311:溝
2:梁
3:壁
4:鋼棒
5、5a、5b:充填材
30:木質板
31、31a:孔
311:溝
Claims (6)
- 2つの構造部材同士の接合構造であって、
一方の構造部材から突出する鋼棒が、他方の構造部材の前記一方の構造部材側の面から形成された孔内に位置し、前記孔に充填材が充填され、
前記孔が、前記孔の先端側から開口側に向かって拡幅することを特徴とする接合構造。 - 2つの構造部材同士の接合構造であって、
一方の構造部材から突出する鋼棒が、他方の構造部材の前記一方の構造部材側の面から形成された孔内に位置し、前記孔に充填材が充填され、
前記充填材のうち、前記孔の開口側に位置する第1の充填材のせん断剛性が、前記孔の先端側に位置する第2の充填材のせん断剛性よりも低いことを特徴とする接合構造。 - 前記他方の構造部材が、木質材による壁であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の接合構造。
- 前記孔が、段状に拡幅することを特徴とする請求項1記載の接合構造。
- 前記第1の充填材が、前記鋼棒の周囲のみに設けられ、前記第1の充填材と前記孔の内面の間に、前記第2の充填材が充填されたことを特徴とする請求項2記載の接合構造。
- 前記他方の構造部材が、複数の部材を面同士が対向するように配置することで形成され、
前記複数の部材の対向面に溝が形成され、
前記孔は、前記溝を組み合わせて形成されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の接合構造。
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