JP5704483B2 - 木質部材を用いたプレストレスト構造物 - Google Patents
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Description
本発明は、木造構造物等の無垢材、集成材等の木質部材を用いたプレストレスト構造物に関する。
一般に、無垢材や集成材等の木質部材を支柱材や梁材として使用する木造構造物は、地震などにより外力を受け、強制的に変形させられると元の形状に復帰し難いという傾向がある。
そこで、このような木造構造物の復元性の向上等を図るため、或いは構造物に係る曲げ荷重に対抗するためポストテンション方式によりプレストレスを導入したプレストレスト構造物が提供されている（例えば、特許文献１）。
このプレストレスト構造物では、柱材等の被接合部材の接合面に梁材等の接合木質部材がその長手方向端面を付き合わせて配置され、柱材の接合端面とは反対の面側より梁材の長手方向を通して他方の柱材の接合端面とは反対の面側まで緊張材を貫通させ、この緊張材をそれぞれ柱材に緊張させた状態で定着させることにより梁材にプレストレスを導入し、梁材に作用する曲げ応力に対応するとともに梁材の長手方向側端面をそれぞれ柱の接合面に圧接させて柱と梁とを接合させるようになっている。
しかしながら、上述した従来の木質部材を使用したプレストレスト構造物では、必要なプレストレスを導入する際に梁材等を構成する木質部材に圧縮応力が作用するため、木質部材はその性質上圧縮方向の力に弱いことから、強度を確保するために梁材等のプレストレスが導入される部材の断面積を必要以上に大きく取らざるを得ないという問題があった。
本発明は、このような従来の問題に鑑み、必要なプレストレスを導入する際の圧縮方向の力に好適に対抗することができる木質部材を用いたプレストレスト構造物の提供を目的としてなされたものである。
上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項1に記載の発明の特徴は、被接合部材に長手方向端面を突き合わせて接合される接合木質部材を備え、該接合木質部材は、長手方向に貫通した挿通孔を有し、該挿通孔内に通されるとともに前記被接合部材を貫通させた緊張材により前記被接合部材の接合端面と前記接合木質部材の長手方向端面とが互いに押し付けられる方向にプレストレスが導入されることによって、前記接合木質部材が前記被接合部材に接合されるようにしてなる木質部材を用いたプレストレスト構造物において、前記接合木質部材は、前記挿通孔の内側に嵌合された鋼材からなる補強管材を備え、該補強管材の端部を接合木質部材の長手方向端部に露出させ、前記補強管材の端部を前記被接合部材に当接させ、前記プレストレスを導入する圧縮方向の力が前記木質部材本体と補強管材とに分散して作用されるようにしたことにある。
請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記補強管材は、両端部周縁に当接板を備え、該当接板は、接合木質部材の長手方向端面を形成することにある。
請求項３に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の構成に加え、前記被接合部材は、木質部材をもって構成されたことにある。
請求項４に記載の発明の特徴は、請求項１〜３の何れか1の構成に加え、前記被接合部材は、前記補強管材の端部が当接される被当接板を備えたことにある。
本発明に係る木質部材を用いたプレストレスト構造物は、上述したように、被接合部材に長手方向端面を突き合わせて接合される接合木質部材を備え、該接合木質部材は、長手方向に貫通した挿通孔を有し、該挿通孔内に通されるとともに前記被接合部材を貫通させた緊張材により前記接合木質部材の接合端面と前記接合木質部材の長手方向端面とが互いに押し付けられる方向にプレストレスが導入されることによって、前記接合木質部材が前記被接合材に接合されるようにしてなる木質部材を用いたプレストレスト構造物において、前記接合木質部材は、前記挿通孔の内側に嵌合された補強管材を備え、該補強管材の端部を接合木質部材の長手方向端部に露出させ、前記補強管材の端部を前記被接合部材に当接させたことにより、圧縮方向の力が木質部材本体と補強管材とに分散して作用し、木質部材の断面積を大きくせずとも強度が確保でき、必要なプレストレスを導入することができる。
また、木質部材内に補強管材が貫通しているため緊張材の防錆処理としてグラウトを用いることができる。
更に、補強管材径を大きくしてモルタルを充填すれば長期的な軸力抵抗要素としても利用できる。
また、本発明において、前記補強管材は、鋼材をもって形成されたことにより、接合木質部材に作用する圧縮力に対し高い圧縮強さにより対抗することができる。
更に、本発明において、前記補強管材は、両端部周縁に当接板を備え、該当接板は、接合木質部材の長手方向端面を形成することにより、木質部材本体と補強管材とにそれぞれプレストレスを伝えることができ、バランスよく分担できる。
更に、本発明において、前記被接合部材は、木質部材をもって構成されたことにより、木造構造物においても好適にプレストレスを導入できる。
更に、本発明において、前記被接合部材は、前記補強管材の端部が当接される被当接板を備えたことにより、安定して接合木質部材を被接合部材に接合させることができる。
次に、本発明の実施の態様を図に示した実施例に基づいて説明する。
本発明に係る構造物は、支柱材を構成する被接合部材１，１と、梁材を構成する接合木質部材２とを備え、一方の被接合部材１、接合木質部材２及び他方の被接合部材１を通して緊張材３を貫通させ、この緊張材３により接合木質部材２の長手方向端面と接合木質部材１，１の接合端面とが互いに押し付けられる方向にプレストレスを導入し、接合木質部材２を両被接合部材１，１に接合させるようになっている。
被接合部材１は、無垢材や集成材等の木質部材をもって角柱状に形成され、接合木質部材２が接合される位置には、短手方向に貫通した貫通孔４が形成されている。
また、この被接合部材１の接合側面には、被当接板５が露出した状態で支持されている。
この被当接板５は、鋼材をもって矩形板状に形成され、中心部に緊張材挿通孔６が形成されている。
緊張材挿通孔６と貫通孔４とは、連通配置に形成され、緊張材挿通孔６及び貫通孔４を通して、緊張材３の端部が接合面とは反対の面側にまで通されるようになっている。
接合木質部材２は、無垢材や集成材等の木質部材をもって角柱状に形成され、その長手方向に貫通して両端面に開口した挿通孔７が形成されている。
この挿通孔７の内側には、両端部が接合木質部材２の長手方向端部に露出するように補強管材８が嵌合されており、この補強管材８内に緊張材３が挿通されるようになっている。
補強管材８は、鋼材をもって両端が開口した円筒状に形成され、その断面積、即ち筒の内外径は、構造物に導入されるプレストレスを勘案して決定されるようになっている。尚、木質部材は、コンクリート部材等に比べて軽量であるため曲げ耐力や復元力を得るのに導入する必要のあるプレストレスは小さくともよい。
また、補強管材８の両端部開口周縁部には、フランジ状の当接板９，９が溶接等により固定され、この当接板９が被接合部材１の被当接板５に突き合わされるようになっている。
当接板９は、鋼材等により矩形板状に形成され、接合木質部材２の端面部を構成するようになっている。
緊張材３は、鋼製棒材をもって形成され、両端部にはねじ部３ａ，３ａが形成されている。この緊張材３は、ねじ部３ａにナット１０を螺合させ、被接合部材１の背面部に設置された定着板１１にナット１０を締めつけることにより定着されるようになっている。
このように構成された木質部材を用いたプレストレスト構造物では、一方の被接合部材１の接合面とは反対の面側から接合木質部材２の長手方向に通して他方の被接合部材１の接合面とは反対の面側まで、即ち被接合部材１、接合木質部材２、被接合部材１の順に緊張材３が貫通され、この緊張材３を引っ張って緊張させた状態でその両端部にナット１０を螺合させ、被接合部材１の背面側に定着させることにより木質部材２にプレストレスが導入され、それと共に木質部材２の長手方向端面が被接合部材１，１の接合面に押し付けられて両部材１，２間が接合される。
このとき接合木質部材２は、圧縮方向の力を両当接板９，９に受け、当接板９，９に挟まれて本体部分２ａに圧縮方向の力が作用する一方、当接板９，９を介して補強管材８が圧縮方向の力を受ける。
接合木質部材２は、圧縮強さの高い補強管材８で補強されたことにより圧縮応力が木質部材本体２ａと補強管材８に分散され、小さな断面積であっても圧縮力に対抗することができ、必要なプレストレスを導入することができるようになっている。
尚、補強管材８の材質及び断面積により木質部材本体２ａと補強管材８とが分担する圧縮力等が決定されるので、構造物の設計に応じて補強管材８の材質及び断面積を適宜選択することにより必要なプレストレスの導入をすることができる。
尚、上述の実施例では、被接合部材を支柱、接合部材を梁材とした例について説明したが、図３に示すように、被接合部材の一方を基礎コンクリート２０、他方を木質部材からなる梁材２１とし、接合木質部材２を基礎コンクリート２０上に立設させ、上端部に梁材２１を支持する支柱材としたものであってもよい。尚、上述の実施例と同様の構成には同一符号を付して説明を省略する。
また、接合木質部材を吊り材や筋交いとしたもの等でもよい。更に、緊張材の一端を接合木質部材の端部に定着させ、他端を被接合部材に通してその被接合部材の背面側に緊張定着させ、接合木質部材の一方の端部のみを被接合部材に接合させるようにしてもよい。
上述の実施例では被接合部材を木質材により構成した例について説明したが、被接合部材は金属部材、コンクリート部材その他の材質で構成されたものであってもよい。
また、補強管材内には、ＰＣ鋼材等の緊張材の防錆処理用にグラウトを充填するようにしてもよい。
更に、補強管材の径を大きくし、内部にモルタルを充填することにより軸力抵抗要素としても利用することができる。
１ 被接合部材
２ 接合木質部材
２ａ 木質部材本体
３ 緊張材
４ 貫通孔
５ 被当接板
６ 緊張材挿通孔
７ 緊張材挿通孔
８ 補強管材
９ 当接板
１０ ナット
１１ 定着板
２０ 基礎コンクリート（被接合部材）
２１ 梁材（接合木質部材）
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２０ 基礎コンクリート（被接合部材）
２１ 梁材（接合木質部材）
Claims (4)
- 被接合部材に長手方向端面を突き合わせて接合される接合木質部材を備え、
該接合木質部材は、長手方向に貫通した挿通孔を有し、
該挿通孔内に通されるとともに前記被接合部材を貫通させた緊張材により前記被接合部材の接合端面と前記接合木質部材の長手方向端面とが互いに押し付けられる方向にプレストレスが導入されることによって、前記接合木質部材が前記被接合部材に接合されるようにしてなる木質部材を用いたプレストレスト構造物において、
前記接合木質部材は、前記挿通孔の内側に嵌合された鋼材からなる補強管材を備え、該補強管材の端部を接合木質部材の長手方向端部に露出させ、前記補強管材の端部を前記被接合部材に当接させ、前記プレストレスを導入する圧縮方向の力が前記木質部材本体と補強管材とに分散して作用されるようにしたことを特徴としてなる木質部材を用いたプレストレスト構造物。 - 前記補強管材は、両端部周縁に支持された当接板を備え、該当接板は、接合木質部材の長手方向端面を形成する請求項１に記載の木質部材を用いたプレストレスト構造物。
- 前記被接合部材は、木質部材をもって構成された請求項１又は２に記載の木質部材を用いたプレストレスト構造物。
- 前記被接合部材は、前記補強管材の端部が当接される被当接板を備えた請求項１〜３の何れか１に記載の木質部材を用いたプレストレスト構造物。
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