JP5226145B1

JP5226145B1 - 柱材の連結構造

Info

Publication number: JP5226145B1
Application number: JP2012135410A
Authority: JP
Inventors: 東藤代; 洋路伊東
Original assignee: 株式会社エヌ・シー・エヌ
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2032-06-15
Also published as: JP2014001497A

Abstract

【課題】柱材への大きな引き抜き力が作用しても柱材の割裂が発生しにくい柱材の連結構造を提供すること。
【解決手段】柱材１の下端面１ａにベースプレート２側のジベル７を嵌合させるとともに、ラグスクリュー部３ａと雄ネジ部３ｃとの間の軸方向に沿った一部領域にねじ山のない緩衝部３ｂを有するラグスクリューボルト３を柱材１の下端面１ａから内部に案内孔の内壁に食い込ませながら埋設する。この状態で柱材１を基礎Ｂ上に設置し、ベースプレート２を基礎Ｂ側のアンカーボルトＡに固定する。
【選択図】図２

Description

本発明は柱材に埋め込んだラグスクリューボルトと柱脚用接合金具とを連結し、柱脚用接合金具を介して柱材を基礎上に設置させるようにした柱材の連結構造に関するものである。

従来から柱材の下端面にラグスクリューボルトを埋設し、そのラグスクリューボルトと柱脚用接合金具とを連結し、柱脚用接合金具を介して基礎上に柱を支持させる柱材の連結構造が提案されている。そのような柱材の連結構造の一例として特許文献１を示す。特許文献１では柱ｄの下端側にラグスクリューボルト１０を埋設し、柱脚用接合金具としての柱支持台ｂを基礎に対してアンカーボルト１４によって固定するとともに、柱ｄを柱支持台ｂ上に立設させてボルト１１によってラグスクリューボルト１０を柱支持台ｂのベースプレートとしての天板１に固定するようにしている。つまり、柱ｄは埋設されたラグスクリューボルト１０を介して柱支持台ｂ上に固定されることとなる。

特開２００８−１６３６５２号公報

このような基礎に直接取り付けられた柱脚用接合金具を介して柱材を設置した場合、建物に外力（具体的には例えば地震や台風等）が作用すると、この接合箇所には大きな引き抜き力（引張力）が作用する可能性がある。ラグスクリューボルトは非常に高剛性な連結部材であるが、高剛性であるがゆえ過度の引き抜き力が作用した場合に金属部材に相対的に強度の弱い木材柱材が割裂してしまう可能性がある。
そのため、柱材への大きな引き抜き力が作用しても柱材の割裂が発生しにくい柱材の連結構造が望まれていた。
本発明は、上記諸問題を解消するためになされたものであり、その目的は、柱材への大きな引き抜き力が作用しても柱材の割裂が発生しにくい柱材の連結構造を提供することにある。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明では、柱材の下端面に対して金属製の柱脚用接合金具を固定し、前記柱脚用接合金具を基礎側のアンカー部材に連結するようにした柱材の連結構造において、ラグスクリュー部が形成されるとともに基端側に雄ネジ部が形成されたラグスクリューボルトの前記ラグスクリュー部と前記雄ネジ部との間の軸方向に沿った一部領域をラグスクリュー部の外径よりも小径に形成した緩衝部とし、前記ラグスクリューボルトを前記柱材の下端面に形成した案内孔に対して前記ラグスクリュー部が前記案内孔の内壁に食い込むようにその先端側から進入させて前記雄ネジ部が前記柱材の下端面に隣接する外側位置に配置されるように埋設する一方、前記柱材の下端面の前記ラグスクリューボルトを包囲する位置にリング状に溝を形成するとともに、前記柱材の下端面に対向する前記柱脚用接合金具の面上には前記溝に嵌合されるリング部材を形成し、前記溝に対して前記リング部材を嵌合させるとともに、前記柱脚用接合金具に形成した第１の透孔に前記雄ネジ部を挿通させて、ナット部材を螺合させることで前記柱脚用接合金具を前記柱材に固定し、更に前記柱脚用接合金具の前記柱材の配置位置よりも外側位置に形成された第２の透孔に前記アンカー部材を挿通させて連結するようにしたことをその要旨とする。
また、請求項２に記載の発明では請求項１に記載の発明の構成に加え、前記溝に対して前記リング部材を嵌合させた状態で前記柱脚用接合金具は前記柱材の下端面に密着することをその要旨とする。
また、請求項３に記載の発明では請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記柱材には前記ラグスクリューボルトの埋設されている領域において前記ラグスクリューボルトの進出方向と交差する方向にねじ部材が螺着されていることをその要旨とする。
また、請求項４に記載の発明では請求項１〜３のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記リング部材は平面視において真円形状の壁面によって構成されていることをその要旨とする。
また、請求項５に記載の発明では請求項１〜４のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記緩衝部は円柱形状とされていることをその要旨とする。

上記の構成では、柱材は埋め込まれたラグスクリューボルトによって柱脚用接合金具に連結され、この柱脚用接合金具を介して基礎上に設置固定されることとなる。そして、柱に対して上方への引き抜き力（引っ張り荷重）が作用すると、ラグスクリューボルトは柱脚用接合金具を介して基礎側のアンカー部材に連結されており、ラグスクリューボルトのラグスクリュー部によって柱材との間の引き抜き力が伝達されることとなる。つまり、荷重はラグスクリュー部にかかることとなる。
従来のラグスクリューボルトでは図１２（ａ）に示すようにラグスクリューボルトの柱に埋設された部分の全長にわたってラグスクリュー部が形成されており、引き抜き力が発生するとすべての荷重エネルギーはラグスクリュー部から柱材に伝達され、その結果柱材の割裂が発生する可能性がある。柱材が割裂すると図１２（ｂ）に示すようにラグスクリューボルトが保持されずに下方に抜けてしまう可能性がある。つまり、ラグスクリューボルトによる柱脚用接合金具への柱材の固定作用が消失してしまうこととなる。
一方、本願発明ではラグスクリューボルトについてラグスクリュー部の下部位置に柱材と螺合しない緩衝部を形成するようにしているため、この部分が塑性変形して伸びることができるため、靭性が向上して柱材の割裂が発生しにくくなる。
更に、柱材の下端面にはリング状に溝が形成され、この溝に柱脚用接合金具側のリング部材がラグスクリューボルトを包囲するように配置されることとなる。これによって柱材の繊維に直交する方向に作用する応力（つまり柱を割裂させる力）を受け止めることができ、ラグスクリューボルトの引き抜きに伴う柱の割裂が確実に防止される。
ここに、ラグスクリューボルトの緩衝部の断面積や軸方向長さは柱材の断面積や樹種、強度によって適宜変更可能である。
また、リング部材はラグスクリューボルトの周囲を取り巻くように配置されるものであれば、その形状は問わないが、リング部材は平面視において真円形状の壁面によって構成されることが応力の均等な分散を図るために好ましい。

本発明においては、ラグスクリューボルトの柱材への埋め込みは柱材の下端面に形成した案内孔に対してラグスクリューボルトをその先端からラグスクリュー部を案内孔の内壁に食い込ませながら進入させていくことで実行される。具体的には柱材かラグスクリューボルトの少なくとも一方を回転させながらねじ込んでいくことでラグスクリューボルトは案内孔の壁面に食い込んで螺合関係となり両者間での力の伝達が可能となる。
ここに、緩衝部は基本的に柱材との関係で力の伝達がされなければどのような形状であっても構わないが、強度計算のしやすい例えば円柱形状とすることが好ましい。
また、緩衝部の径は少なくともラグスクリュー部の小径（つまり、ラグスクリュー部の谷の間隔）よりも大きくないことが好ましい。また、雄ネジ部の小径（つまり、ネジ部の谷の間隔）は少なくとも前記緩衝部の径よりも大きいことが好ましい。これは荷重がかかった際に雄ネジ部が変形するのを防止する点からもこのような構成が望ましい。
また、溝にリング部材がラグスクリューボルトを包囲するように配置されていれば、柱材の繊維に直交する方向に作用する応力を分散させることがで
きるため、必ずしも柱脚用接合金具は柱材の下端面に密着する必然性はないが、柱の安定性の点等から溝に対してリング部材を嵌合させた状態で柱脚用接合金具を柱材の下端面に密着させることが好ましい。
また、柱材に対してラグスクリューボルトの埋設されている領域においてラグスクリューボルトの進出方向と交差する方向にねじ部材が螺着されるようにしてもよい。
このように柱材の繊維方向に交差する方向で、かつラグスクリューボルトの埋設されている領域にねじ部材を用いることで更に柱の割裂が防止される。

上記各請求項に記載の発明によれば、柱材への大きな引き抜き力が作用しても柱材の割裂が発生しにくい柱材の連結構造を提供することができる。

本発明の実施形態の柱材の連結構造を説明する要部正面図。図１の柱材の連結構造の拡大断面図。ラグスクリューボルトの正面図。柱材へベースプレートを連結する手順を説明する分解正面図。（ａ）はベースプレートが連結された柱を基礎上に設置する直前の分解正面図、（ｂ）は同じく基礎上に設置してアンカーボルトに固定した状態の正面図。ベースプレートの平面図。柱材の下端面の正面図。図５（ｂ）におけるＤ−Ｄ線での長ビスが柱材に埋め込まれた状態の断面図。他の実施の形態におけるラグスクリューボルトの正面図。長ビスの正面図。別例において長ビスが柱材に埋め込まれた状態の断面図。 (ａ)及び（ｂ）は従来のラグスクリューボルトで柱材を基礎上に設置した際の不具合を説明する説明図。

以下本発明の一実施の形態である柱材の連結構造について図面に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、柱材１は柱脚用接合金具としてのベースプレート２に対して内部に埋設されたラグスクリューボルト３を介して連結され、ベースプレート２は基礎Ｂに対して４本のアンカーボルトＡによって連結される。
本実施の形態では断面正方形の柱材１の下端面１ａには４本のラグスクリューボルト３が埋設されている(図２では手前側のラグスクリューボルト３が図示されている）。図３に示すように、ラグスクリューボルト３は柱材１に埋設されるラグスクリュー部３ａを外周に備えたネジ部材である。ラグスクリューボルト３は全長３５（〜６０）ｃｍとされ、本実施の形態では先端からラグスクリュー部３ａが３０（〜５０）ｃｍにわたって形成されている（全長の８０％程度）。ラグスクリュー部におけるねじのピッチは６．０ｍｍで、内径（谷径）１６．７ｍｍ、外径（山径）２１．２ｍｍとされている。ラグスクリュー部に隣接した位置には緩衝部３ｂが５（〜８）ｃｍにわたって形成されている（全長の１５％程度）。緩衝部３ｂはねじ山が形成されていない部分であって径１６．２ｍｍの円柱形形状に構成されている。緩衝部３ｂに隣接した基端側領域には雄ネジ部３ｃが３（〜１０）ｃｍにわたって形成されている（全長の５％程度）。雄ネジ部３ｃにおけるねじのピッチは１．０ｍｍで、内径（谷径）１４．９１ｍｍ、外径（山径）１６．０ｍｍとされている。
図７に示すように、柱材１の下端面１ａには４箇所にラグスクリューボルト３を埋設するための案内孔４が形成され、各案内孔４を中心にしてこれを包囲するように後述するジベル７を嵌合させるための円形の溝５が形成されている。本実施の形態では案内孔４はラグスクリュー部３ａの内径と同径とされている。ラグスクリューボルト３は案内孔４に対して図示しないねじ込み装置によってあたかもタップをねじ込むように埋設させられる。図２及び図４（ｂ）に示すように、埋設が完了した状態で緩衝部３ｂの雄ネジ部３ｃ寄りの一部と雄ネジ部３ｃは柱材１の下端面１ａから下方に突出される。図２に示すように、ラグスクリューボルト３が柱材１に埋設された状態でラグスクリュー部は柱材１に食い込み、緩衝部３ｂは柱材１との間にわずかな隙間６を形成する。

図６に示すように、ベースプレート２は平面視において長方形形状の外形とされ、柱材１の下端面１ａに形成した４つの溝５にそれぞれ嵌合されるリング部材としてのジベル７が形成されている。ジベル７はベースプレート２に溶接によって一体形成された平面視において円形に構成された補強部材である。各ジベル７の中心に位置には小透孔８が形成されている（つまり計４つの小透孔８）。ベースプレート２の長手方向であって小透孔８の延長線上には前後一対の大透孔９が形成されている（つまり計４つの大透孔９）。ベースプレート２の裏面側中央位置であってジベル７を挟んで前後方向
に対向する位置には直方体形状のスペーサ１０が形成されている。
ベースプレート２の柱材１の下端面１ａに対する取り付けにおいては、図４に示すように、ベースプレート２は柱材１の下端面１ａに対して上面側をジベル７が溝５に嵌合されるように当接させるとともに、各ラグスクリューボルト３の雄ネジ部３ｃをそれぞれ対応する小透孔８に挿通させた状態でワッシャ１１を介してナット１２によって締結しベースプレート２を柱材１に対して固定する。ベースプレート２は柱材１の下端面１ａに対して密着する。
図２、図４、図５及び図８に示すように、柱材１の側面には２本の長ビス１５が螺着されている。長ビス１５は柱材１に対して左右方向から水平にそれぞれ先端が対向するように埋設されている。本実施の形態では長ビス１５の長さは６０（〜１２０）ｍｍとされている。図１０に示すように、長ビス１５は基部側に回動操作用のプラス溝が刻設されたヘッド１５ａと、本体外周に一体形成されたラグスクリュー部１５ｂとを有する先端の尖った補強部材である。長ビス１５は柱材１の上下方向においてラグスクリューボルト３の埋設されている領域の上方寄りにおいて螺着され、図８に示すように平面視において前後のラグスクリューボルト３間に進出する位置まで進出させられている。

次に、このようにベースプレート２が取り付けられた柱材１を基礎Ｂ上に設置して、図１のような完成した構造を構築する工程について説明する。
図５（ａ）のように、まず、基礎Ｂ上のアンカーボルトＡの上方にベースプレート２の大透孔９が配置されるように柱材１を導きその位置から下降させる。各大透孔９にアンカーボルトＡが挿通されるとともに、ベースプレート２裏面のスペーサ１０が基礎Ｂ上に当接される。これによって、ラグスクリューボルト３の下端が基礎Ｂに直接当接しないように保護されることとなる。次いで、図５（ｂ）に示すように、ワッシャ１３を介して２つのナット１４によって締結しベースプレート２をアンカーボルトＡに対して固定する。
次いで、基礎Ｂにおいて図示しない型枠でベースプレート２の周囲を包囲し、ベースプレート２の下面よりも下側領域に無収縮モルタルＣを打設する。これによってベースプレート２の下面側に突出したラグスクリューボルト３の雄ネジ部３ｃ、ワッシャ１１、ナット１２及びスペーサ１０が無収縮モルタルＣ内に埋設されることとなる。

このような構成とすることで、本実施の形態の柱材の連結構造では次のような効果が奏されることとなる。
（１）建物に外力が作用すると、柱材１に対して大きな引き抜き力（引張力）が作用する可能性がある。その場合に引き抜き力はラグスクリューボルト３からベースプレート２に伝達され更にアンカーボルトＡへ伝達されることとなる。この場合にラグスクリューボルト３の緩衝部３ｂが塑性変形して伸びることができるため、靭性が向上して柱材への負荷が軽減され、柱材１の割裂が発生しにくくなる。
（２）水平方向に対して柱材１を割裂させるようなせん断力が作用した場合でも、柱材１の下端面１ａの溝５に対してベースプレート２側のジベル７が嵌合されているため、せん断力を分散させることができる。
（３）長ビス１５は柱材１の上下方向においてラグスクリューボルト３の埋設されている領域の上方寄りにおいて螺着・埋設されているため、柱材１を割裂させるようなせん断力が作用した場合でもこれを分散させることができる。
（４）ベースプレート２の下面側に突出したラグスクリューボルト３の雄ネジ部３ｃ、ワッシャ１１、ナット１２及びスペーサ１０が無収縮モルタルＣ内に埋設されることとなって、ナット１２の緩みが防止されるとともに、ベースプレート２にかかる圧縮力を打設された無収縮モルタルＣ全体で受けることとなってベースプレート２にかかる圧縮力を均等に分散させることができる。

尚、この発明は、次のように変更して具体化することも可能である。
・上記実施の形態の構成は一例であって他の形態で実施することも可能である。例えば、ラグスクリューボルト３の数やアンカーボルトＡの数を変更したり、ジベル７の数を増やしたり、長ビス１５の数や位置を変更することも自由である。また、ベースプレート２の形状や柱１の形状は上記は一例であって他の構成で実施することも自由である。例えば図１１のようにグスクリューボルト３を２本にしたり、逆に長ビス１５を４本に増やすことも可能である。また、長ビス１５は柱材１の上下方向に複数配置させるようにしてもよい。
・ジベル７の形状は必ずしも真円でなくとも構わない。
・ラグスクリューボルト３においてラグスクリュー部３ａや緩衝部３ｂの全体における割合は適宜変更可能である。また、緩衝部３ｂの位置も適宜移動させることが可能である。例えば、図９のように緩衝部３ｂを上下のラグスクリュー部３ａで挟む位置に形成させるようにしてもよい。要は柱材１内に埋設されるラグスクリューボルト３の部分のどこかの位置に緩衝部３ｂがあればよい。
・柱材１の下端面１ａに取り付ける柱脚用接合金具として上記実施の形態ではベースプレート２を使用したが、他の形状の柱脚用接合金具を用いることも自由である。
・基礎Ｂと柱脚用接合金具の間に例えば免震用のパッキン等の介在物を設置するようにしてもよい。
その他本発明はその趣旨を逸脱しない態様で変更して実施することは自由である。

１…柱材、１ａ…下端面、２…柱脚用接合金具としてのベースプレート、３…ラグスクリューボルト、３ａ…ラグスクリュー部、３ｂ…緩衝部、３ｃ…雄ネジ部、５…溝、７…リング部材としてのジベル、８…小透孔、１２…ナット部材としてのナット、Ａ…アンカー部材としてのアンカーボルト、Ｂ…基礎。

Claims

柱材の下端面に対して金属製の柱脚用接合金具を固定し、前記柱脚用接合金具を基礎側のアンカー部材に連結するようにした柱材の連結構造において、
ラグスクリュー部が形成されるとともに基端側に雄ネジ部が形成されたラグスクリューボルトの前記ラグスクリュー部と前記雄ネジ部との間の軸方向に沿った一部領域をラグスクリュー部の外径よりも小径に形成した緩衝部とし、
前記ラグスクリューボルトを前記柱材の下端面に形成した案内孔に対して前記ラグスクリュー部が前記案内孔の内壁に食い込むようにその先端側から進入させて前記雄ネジ部が前記柱材の下端面に隣接する外側位置に配置されるように埋設する一方、
前記柱材の下端面の前記ラグスクリューボルトを包囲する位置にリング状に溝を形成するとともに、前記柱材の下端面に対向する前記柱脚用接合金具の面上には前記溝に嵌合されるリング部材を形成し、
前記溝に対して前記リング部材を嵌合させるとともに、前記柱脚用接合金具に形成した第１の透孔に前記雄ネジ部を挿通させて、ナット部材を螺合させることで前記柱脚用接合金具を前記柱材に固定し、更に前記柱脚用接合金具の前記柱材の配置位置よりも外側位置に形成された第２の透孔に前記アンカー部材を挿通させて連結するようにしたことを特徴とする柱材の連結構造。
前記溝に対して前記リング部材を嵌合させた状態で前記柱脚用接合金具は前記柱材の下端面に密着することを特徴とする請求項１に記載の柱材の連結構造。
前記柱材には前記ラグスクリューボルトの埋設されている領域において前記ラグスクリューボルトの進出方向と交差する方向にねじ部材が螺着されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の柱材の連結構造。
前記リング部材は平面視において真円形状の壁面によって構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の柱材の連結構造。
前記緩衝部は円柱形状とされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の柱材の連結構造。