JP7152316B2

JP7152316B2 - せん断壁性能改善型留め具

Info

Publication number: JP7152316B2
Application number: JP2018554363A
Authority: JP
Inventors: ジー．サットジュニアエドワード
Original assignee: シンプソンストロングタイカンパニーインコーポレーテッド
Priority date: 2016-04-14
Filing date: 2017-04-12
Publication date: 2022-10-12
Anticipated expiration: 2037-04-12
Also published as: JP2019513957A; US20170298974A1; EP3443235A1; NZ748254A; WO2017180767A1; AU2017249421A1; CA3021081A1; US10012256B2; AU2017249421B2

Description

留め具の様々な設計が、被締結材料にしっかりと入れられたままにする留め具の能力を改善するために使用されてきた。釘のダイアモンドポイント（ｄｉａｍｏｎｄｐｏｉｎｔ）が形成されるときに、軸部と先端部との交差部に拡張された領域も形成され得ることに留意されてきた。この拡張された領域は、合板や配向性ストランドボードなどのシージングパネル（ｓｈｅａｔｈｉｎｇｐａｎｅｌｓ）を木製フレーム部材に取り付ける場合など、締結している材料中に留め具を保持することに悪影響を及ぼし得る。そのような場合、先端部は、打ち込まれるときに、釘の軸部自体よりも大きい孔を締結している材料に形成し得るため、側面の部材と釘の軸部との間の嵌め合いの緊密度が低減する。

本明細書では、改良型の釘などの留め具を提供する技術が開示される。留め具は、先端を有する第１の端部と、頭部を有する第２の端部と、を有する軸部を備えていてもよい。軸部は、第１の端部を起点とする第１の領域であって、第１の領域の少なくとも一部に沿って第１の直径を備える円筒状の断面を有する、第１の領域と、第１の領域から頭部まで延在し、第１の直径より大きい第２の直径を備える断面を有する第２の領域と、を備える。第１の領域は、尖端に隣接し、第１の領域の表面の少なくとも一部を囲む歪み部（ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）を備えていてもよく、歪み部は、第１の直径より大きく、かつ、第２の直径以下の第３の直径を有していてもよい。

代替的な実施形態では、軸部は、第１の領域に複数の溝をさらに備え、溝は、第２の直径以下の第４の直径を有する。

留め具の別の実施形態は、ダイアモンドポイントを有する第１の端部と、頭部を有する第２の端部と、を有する軸部を備える。軸部は、第１の領域であって、第１の領域の少なくとも一部に沿って第１の直径を備える円筒状の断面を有する、第１の領域を備えていてもよい。留め具はまた、先端から第１の領域まで延在し、第１の直径より大きい第２の直径を有する複数の溝を有する第２の領域を備えていてもよい。留め具は、第１の領域から頭部まで延在し、第１の直径より大きい第３の直径を備える断面を有する第３の領域を備えていてもよい。第３の領域は、頭部に当接し、第２の直径は、第３の直径以下である。

技術の別の実施形態は、締結される材料に埋め込まれるように構成される留め具を備える。留め具は、先端を有する第１の端部と、頭部を有する第２の端部と、を有する軸部を備える。軸部は、第１の端部を起点とする第１の領域であって、第１の領域の少なくとも一部に沿って第１の直径を備える円筒状の断面を有し、第１の領域長さを有する、第１の領域を備える。軸部は、第１の領域から頭部まで延在し、第１の直径より大きい第２の直径を備える断面を有し、締結される材料の厚さの５０パーセント～１２０パーセントの範囲に延在するように構成される第２の領域長さを有する第２の領域をさらに備える。

本概要は、以下の詳細な説明でさらに記述される概念のうちのいくつかを選択し、単純な形態で紹介するものである。本概要は、発明特定事項の主たる特徴または不可欠な特徴を特定することを意図したものではなく、発明特定事項の範囲を決定することを目的として使用されることも意図していない。

ダイアモンド形状の釘の先端部の拡大図を示す。

本発明による留め具の第１実施形態の平面図を示す。

図２および図９の３－３線に沿った留め具の頭部の頭部端面図を示す。

図２および図９の４－４線に沿った留め具の１の領域の断面図を示す。

図２の５－５線に沿った軸部の別の部分の断面図を示す。

留め具の頭部の下側の拡張された直径領域の代替的な実施形態の側面図である。

図６の７－７線に沿った断面図である。

本発明による留め具の別の実施形態の平面図を示す。

図８の９－９線に沿った断面図である。

締結媒体に埋め込まれた留め具の第１実施形態の側面図である。

締結媒体に埋め込まれた留め具の別の実施形態の側面図である。

本明細書に開示される技術は、引抜抵抗が改善されると共に、せん断壁システムの撓み性能（ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）を改善する特徴を有する留め具である。本技術は、釘のスリップを最小限にしながら、せん断壁システムを面せん断荷重に抵抗させるために、スリップを低減する特徴を備える留め具、特に釘としての留め具を提供する。

留め具の技術の第１実施形態は、図１～５において説明する。

留め具１０は、尖端１０２を備える第１の端部と、頭部１０４を有する第２の端部を有する軸部１００を備える。軸部は、鋼または多数の様々な材料のいずれかで形成されていてもよい。留め具１０は、尖端１０２に隣接する第１の部分または領域１１０と、第２の部分又は領域１１２を備える。軸部１００および頭部１０４の各部分は、（図２の３－３線に沿った）頭部１０４の上面図と、（図２の４－４線に沿った）第２の領域１１２の拡張された円筒状領域１１４の断面と、図２の５－５線に沿った第３の領域１１０の軸部１００の断面を示している図３～５に示されるように、Ｘ軸に沿った断面で見るとき、全体的に円筒状の断面を有する。

尖端１０２は、一般的に、軸部ブランクの歪みを生じる切断プロセスによって形成される「ダイアモンド」ポイントと呼ばれる。ダイアモンドポイントは、四面のテーパである。木質繊維は釘を適所に保持するため、硬材に打ち込まれた釘は、軟材に打ち込まれた釘よりも引抜き（引張り）に対する抵抗が良好である傾向がある。長く鋭いダイアモンドポイントは、打ち込まれるときの木質繊維に対する損傷を減少させるが、硬材を割る傾向がある。鋭いダイアモンドポイントは、適切に乾燥された軟材において引張りを補助する。品質の重要な要素は、４つのテーパが等しくかつ「きれい（ｃｌｅａｎ）」であることである。本明細書で開示する留め具は、「ダイアモンド」ポイントを用いて示されるが、留め具の代替的な実施形態において、のみ（ｃｈｉｓeｌ）もしくは他のタイプの先端部、または先端部なしを使用してもよい。

形成時、ダイアモンド尖端１０２は、尖端１０２の近くの軸部の部分１０２ａ、１０２ｂに示されるように、軸部を変形させてもよい。軸部に対する歪み部１０２ａ、１０２ｂの２つの最大点間の直線的測定値Ｄ１＋を決定してもよい。歪み部は、尖端形成プロセスで生じ、尖端１０２に隣接する軸部の表面の少なくとも一部分を囲む。最大歪み部１０２ａおよび１０２ｂは、Ｄ１＋がＤ１の１．０１～１．１０倍の範囲となるようにしてもよい。

部分１１０は直径Ｄ１を有する一方で、部分１１２は直径Ｄ２を有し、拡張された円筒状領域１１４を提供する。頭部１０４は、直径Ｄ１の１．５倍～３倍の範囲にあってもよい直径Ｄ３を有する。

留め具１００は、頭部１０４の下側に拡張領域１１４を提供する。一実施形態では、直径Ｄ２は、１～５０％の間のいずれかの割合だけＤ１よりも大きい。一実施形態では、Ｄ２は、５～２５％の間のいずれかの割合だけＤ１よりも大きく、他の実施形態では、Ｄ２は、５～１０％の間のいずれかの割合だけＤ１よりも大きい。一実施形態では、領域１１２内の領域１１４は、締結される材料の厚さに対して構成され得る長さＬ２で延在する円筒形状を有する。長さＬ２は、締結される材料の厚さの５０～１２０パーセントの範囲にある。５０パーセントの長さＬ２（締結される材料の厚さの長さの５０パーセントの長さ）が、図１０に示されている。１２０パーセントの長さＬ２（締結される材料の厚さの長さの１２０パーセントの長さ）が、図１１に示されている。例えば、留め具が、直径０．１インチであり、かつ１／２インチのシース（ｓｈｅａｔｈｉｎｇ）に取り付けるように構成されている場合、留め具は、頭部１０４の下側に拡張された円筒状領域１１４を有し、この拡張された円筒状領域は、直径０．１０５～０．１１０インチであり、頭部１０４の下側に０．２５～０．６インチ延在する。この特徴を用いる典型的な釘は、直径（Ｄ１）が０．０８０～０．２５インチの範囲にあり、全長（Ｌ１＋Ｌ２）が０．５～８インチの長さの範囲である。

留め具に組み込まれてもよい拡張領域２１４の第２実施形態は、図６および図７に示されている。領域２１４は、軸部１００と平行な方向に形成される複数のリッジ（ｒｉｄｇｅ）２２４－１～２２４－８を含む。リッジ２２４－１～２２４－８は、複数のトレンチ２２６－１～２２６－８によって分離されている。各トレンチは、深さＤ５を有する。直径Ｄ２は、２つの対向するリッジ、例えばリッジ２２４－１および２２４－５によって規定される。領域２１４は、（リッジ２２４－１～２２４－８の表面によって規定される）円形の外周を提供し、その円形の外周で、締結される材料が、完全に中実の円筒部よりも少ない面積で留め具を圧迫する。これは、頭部の下側で円筒部に使用される鋼が多くなるので、頭部を作製するために利用可能な鋼が少なくなることは、留め具の形成プロセスにおいて有益である。

留め具の技術の別の実施形態は、図８および図９に示されている。

留め具３０は、尖端３０２を備える第１の端部と、頭部３０４を有する第２の端部を有する軸部３００を備える。軸部は、鋼または多数の様々な材料のいずれかで形成されていてもよい。留め具３０は、鋭い端部３０２を備える第１の部分または領域３１０と、軸部３００の本体によって形成される第２の部分または領域３１２と、円筒状領域３１４によって形成される第３の部分または領域３１５を含む。

第１部分３１０は、図８においてＸ軸に垂直な線に沿って見ると、台形の断面を有する溝３３５を備えていてもよい。頭部３０４および軸部３００は、それぞれ（３－３線に沿った）図３および（９－９線に沿った）図９で示すように、Ｘ軸に沿った断面で見ると、全体的に円筒状の断面を有する。図９に示すように、各溝３３５も、全体的に円筒状の断面を有する。各溝３３５は、一実施形態では直径Ｄ２に等しい直径Ｄ４を有する。代替的な実施形態では、Ｄ４はＤ２より小さい。溝は、環状のリングバーブ（ｒｉｎｇｂａｒｂｓ）として示されるが、リングバーブ、螺旋ねじ山、または軸部に沿ったリッジもしくは溝を備える変形した軸部要素の任意の組み合わせを、溝３３５として用いてもよい。

溝３３５は、被締結材料に領域３１４にある軸部３００よりも大きい孔を生成する。しかしながら、せん断抵抗壁システムを備えるある適用例において、釘の引張りを減少させるために軸部を変形させる利点は、軸部の歪みによって生じるせん断抵抗におけるスリップを増加させることによって相殺されることが判明した。釘の留め具とシージング材料との間の嵌め合いの緊密度は、せん断壁システムの撓み性能に直接相関すると判断されている。撓み性能は、面内せん断荷重を受けるときにせん断壁の頂部が移動する量である。いくつかの建築基準法で容認された試験方法は、せん断壁が、所定の撓みで一定量の荷重に抵抗することを必要としている。最小限の撓みで多くの荷重に耐えることが望ましい。構造のエネルギー損失を減少させることは、壁システムの断熱性の増加をもたらすエネルギーコードを変更することによって推進される増加傾向である。使用される１つの方法は、木製フレーム部材とシースとの間の断熱量を増加させることである。シースが壁のフレーム部材に接触しないとき、偏心は、面内せん断荷重を受けるときに接続部のスリップを悪化させ、建築基準法で容認された試験方法によって要求される荷重を達成するのを困難にする。

厚さ７／１６インチの配向性ストランドボード（ＯＳＢ）パネルに取り付けられた２インチの断熱発泡体層からなる厚さ２．４３７５インチの断熱パネルでの試験は、本技術を使用して初期剛性の改善を示した。単調荷重プロトコルおよび繰り返し荷重プロトコルの双方を使用するＡＳＴＭＤ１７６１に従って実施された単一の留め具のせん断試験では、直径０．３６５インチの頭部を備える直径０．１６２インチ、長さ４インチの釘が、０．３６５の頭部と頭部の下側に拡張された円筒状領域（１１４、３１４）とを備える直径０．１６２インチ、長さ４インチの釘と直接比較して評価された。頭部の下側に拡張された円筒状領域を備える留め具は、単調せん断試験において、拡張された円筒状領域のない釘よりも１９％高い初期剛性を有した。頭部の下側に拡張された円筒状領域を備える釘は、繰り返しせん断試験において、拡張された円筒状領域のない釘よりも８％高い初期剛性を有した。

発明特定事項を、特に構造的な特徴及び／又は方法論的な行為について言語で説明したが、添付のクレームにおいて定義された発明特定事項は、上記の特定の特徴や行為に必ずしも限定されないことが理解される。むしろ、上記した特定の特徴や行為は、クレームを実施する例として開示されるものである。
以下の項目は、国際出願時の請求の範囲に記載の要素である。
（項目１）
先端を有する第１の端部と、頭部を有する第２の端部と、を有する軸部を備え、
前記軸部は、
前記第１の端部を起点とする第１の領域であって、前記第１の領域の少なくとも一部に沿って第１の直径（Ｄ１）を備える円筒状の断面を有する、第１の領域と、
前記第１の領域から前記頭部まで延在し、前記第１の直径より大きく、かつ、頭部の直径より小さい第２の直径（Ｄ２）を備える断面を有し、長さを有すると共に前記頭部に当接する、第２の領域と、を備え、
前記第１の領域は、前記先端に隣接し、前記第１の領域の表面の少なくとも一部を囲む歪み部（１０２ａ、１０２ｂ）を備え、
前記歪み部は、前記第１の直径より大きく、かつ、前記第２の直径以下の歪み部の最大値の間の直線的測定値（Ｄ１＋）を有する、留め具。
（項目２）
前記軸部は、前記第１の領域に複数の溝をさらに備え、
前記溝は、前記第２の直径以下の第４の直径を有する、項目１に記載の留め具。
（項目３）
前記第２の直径（Ｄ２）は、前記第１の直径（Ｄ１）の１．０５～１．１０倍である、項目１に記載の留め具。
（項目４）
前記第２の直径（Ｄ２）は、前記直線的測定値（Ｄ１＋）より５～１０パーセント大きい、項目１に記載の留め具。
（項目５）
前記第２の領域は、連続する円筒状の直径を規定する表面を備え、
丸みを帯びた縁は、前記第１の領域と前記第２の領域との間の接合部に配置されている、項目１に記載の留め具。
（項目６）
前記第２の領域は、前記第２の直径を規定する複数のリッジを備える、項目１に記載の留め具。
（項目７）
各リッジは、深さ（Ｄ５）を有するトレンチによって、隣接するリッジから分離されている、項目６に記載の留め具。
（項目８）
尖端を有する第１の端部と、頭部を有する第２の端部と、を有する軸部を備え、
前記軸部は、
第１の領域であって、前記第１の領域の少なくとも一部に沿って第１の直径（Ｄ１）を備える円筒状の断面を有する、第１の領域と、
前記尖端から前記第１の領域まで延在し、前記第１の直径（Ｄ１）より大きい第２の直径（Ｄ４）を有する複数の溝を有する第２の領域と、
前記第１の領域から前記頭部まで延在し、前記第１の直径より大きく、かつ、頭部の直径より小さい第３の直径（Ｄ２）を備える断面を有し、前記頭部に当接する第３の領域と、を備え、
前記第２の直径（Ｄ４）は、前記第３の直径（Ｄ２）以下である、留め具。
（項目９）
前記複数の溝は、前記軸部の軸に対して平行に見たときに円筒状の断面を有し、前記軸部の前記軸に対して垂直に見たときに台形の断面を有する、項目８に記載の留め具。
（項目１０）
前記複数の溝は、前記尖端から前記第１の領域まで延在し、
前記複数の溝のそれぞれは、隣接する溝から均等に離間している、項目９に記載の留め具。
（項目１１）
前記第２の直径（Ｄ２）は、前記第４の直径（Ｄ１＋）より５～１０パーセント大きい、項目８に記載の留め具。
（項目１２）
前記第３の領域は、連続する円筒状の直径を規定する表面を備える、項目８に記載の留め具。
（項目１３）
前記第３の領域は、複数のリッジを備え、
前記リッジのそれぞれは、各リッジから１８０度離れた対向するリッジと共に前記第２の直径を規定する、項目８に記載の留め具。
（項目１４）
各リッジは、深さを有するトレンチによって、隣接するリッジから分離されている、項目１３に記載の留め具。
（項目１５）
締結される材料に埋め込まれるように構成される留め具であって、
先端を有する第１の端部と、頭部を有する第２の端部と、を有する軸部を備え、
前記軸部は、
前記第１の端部を起点とする第１の領域であって、前記第１の領域の少なくとも一部に沿って第１の直径（Ｄ１）を備える円筒状の断面を有し、第１の領域長さを有する、第１の領域と、
前記第１の領域から前記頭部まで延在し、前記第１の直径より大きく、かつ、頭部の直径より小さい第２の直径（Ｄ２）を備える断面を有し、前記締結される材料の厚さの５０パーセント～１２０パーセントの範囲に延在するように構成される第２の領域長さを有する第２の領域と、を備え、
前記第１の領域は、前記先端に隣接し、前記第１の領域の表面の少なくとも一部を囲む歪み部（１０２ａ、１０２ｂ）を備え、
前記歪み部は、前記第１の直径より大きく、かつ、前記第２の直径以下である直線的測定値（Ｄ１＋）を有する、留め具。
（項目１６）
前記締結される材料は、木部および断熱部を備え、
前記厚さは、前記木部と前記断熱部とを組み合わせた厚さを備える、項目１５に記載の留め具。
（項目１７）
前記軸部は、前記第１の領域に複数の溝をさらに備え、
前記溝は、前記第２の直径以下の第４の直径を有し、
前記溝は、前記軸部の軸に対して平行に見たときに円筒状の断面を有し、前記軸部の前記軸に対して垂直に見たときに台形の断面を有する、項目１６に記載の留め具。
（項目１８）
前記第２の直径（Ｄ２）は、前記第１の直径（Ｄ１）の１．０５～１．１０倍である、項目１７に記載の留め具。
（項目１９）
前記第２の直径（Ｄ２）は、前記直線的測定値（Ｄ１＋）より５～１０パーセント大きい、項目１８に記載の留め具。

Claims

先端を有する第１の端部と、
頭部を有する第２の端部と、
前記第１の端部に隣接する第１の領域であって、前記第１の領域の少なくとも一部に沿って第１の直径（Ｄ１）を備える連続する円筒状の断面を形成する表面を有する、第１の領域と、
前記第１の領域と前記頭部の間に延在し、前記第１の直径より大きく、かつ、頭部の直径より小さい第２の直径（Ｄ２）を備える断面を有し、長さを有すると共に前記頭部に当接する、第２の領域と、を備える軸部を備え、
前記第１の領域は、前記表面から離れるように延在すると共に前記先端に隣接し、前記第１の領域の前記先端の近くの前記軸部を変形させた歪み部（１０２ａ、１０２ｂ）を備え、
前記歪み部は、当該歪み部の表面の２点間の直線的測定値（Ｄ１＋）を有し、前記直線的測定値（Ｄ１＋）は、前記軸部の軸線に対して軸直方向となる前記２点間の距離であって、前記２点間の直線的距離が最大となるときに測定される距離であり、前記直線的測定値（Ｄ１＋）は、前記第１の直径より大きく、かつ、前記第２の直径以下である、留め具。
前記軸部は、前記第１の領域に複数の溝をさらに備え、
前記溝は、前記第２の直径以下の第４の直径を有する、請求項１に記載の留め具。
前記第２の直径（Ｄ２）は、前記第１の直径（Ｄ１）の１．０５～１．１０倍である、請求項１又は２に記載の留め具。
前記第２の直径（Ｄ２）は、前記直線的測定値（Ｄ１＋）より５～１０パーセント大きい、請求項１～３のいずれか一項に記載の留め具。
前記第２の領域は、連続する円筒状の直径を規定する表面を備え、
丸みを帯びた縁は、前記第１の領域と前記第２の領域との間の接合部に配置されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の留め具。
前記第２の領域は、前記第２の直径を規定する複数のリッジを備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の留め具。
各リッジは、深さ（Ｄ５）を有するトレンチによって、隣接するリッジから分離されている、請求項６に記載の留め具。
締結される木製部材と、前記木製部材に埋め込まれるように構成される留め具と、を備える締結構造体であって、
前記留め具は、
尖端を備える先端を有する第１の端部と、
頭部を有する第２の端部と、
前記第１の端部に隣接する第１の領域であって、前記第１の領域の少なくとも一部に沿って第１の直径（Ｄ１）を備える円筒状の断面を形成する表面を有し、第１の領域長さを有する、第１の領域と、
前記第１の領域と前記頭部の間に延在し、前記第１の直径より大きく、かつ、頭部の直径より小さい第２の直径（Ｄ２）を備える断面を有し、前記締結される木製部材の厚さの５０パーセント～１２０パーセントの範囲に延在するように構成される第２の領域長さを有する第２の領域と、を備える軸部を備え、
前記第１の領域は、前記先端の一端で前記先端と前記表面から離れるように延在し、前記第１の領域の前記先端の近くの前記軸部を変形させた歪み部（１０２ａ、１０２ｂ）を備え、
前記歪み部は、当該歪み部の表面の２点間の直線的測定値（Ｄ１＋）を有し、前記直線的測定値（Ｄ１＋）は、前記軸部の軸線に対して軸直方向となる前記２点間の距離であって、前記２点間の直線的距離が最大となるときに測定される距離であり、前記直線的測定値（Ｄ１＋）は、前記第１の直径より大きく、かつ、前記第２の直径以下である、締結構造体。
前記締結される木製部材は、木部および断熱部を備え、
前記厚さは、前記木部と前記断熱部とを組み合わせた厚さを備える、請求項８に記載の締結構造体。
前記軸部は、前記第１の領域に複数の溝をさらに備え、
前記溝は、前記第２の直径以下の第４の直径を有し、
前記溝は、前記軸部の軸に対して平行に見たときに円筒状の断面を有し、前記軸部の前記軸に対して垂直に見たときに台形の断面を有する、請求項８又は９に記載の締結構造体。
前記第２の直径（Ｄ２）は、前記第１の直径（Ｄ１）の１．０５～１．１０倍である、請求項８～１０のいずれか一項に記載の締結構造体。
前記第２の直径（Ｄ２）は、前記直線的測定値（Ｄ１＋）より５～１０パーセント大きい、請求項８～１１のいずれか一項に記載の締結構造体。