(57)【要約】【課題】木材が既存の木質構造物の柱材や梁材として用いられている場合にも、当該既存の木質構造物を分解することなく、かつ、従来必要とされた高度に複雑な測定装置および分析装置を必要とすることなく、簡便かつ安価な手段により正確に木材の圧縮強度および曲げ強度を推定する方法を提供する。【解決手段】木材の中心軸に対して垂直方向に、かつ当該木材の中心軸に向けてねじこんだビスの引き抜き強度を測定することにより、当該ビスの引き抜き強度に基いて当該木材に残存する圧縮強度および曲げ強度を推定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
木材の中心軸に対して垂直方向に、かつ前記木材の中心軸に向けてねじこんだビスの引き抜き強度を測定することにより、前記ビスの引き抜き強度に基いて前記木材に残存する圧縮強度を推定することを特徴とする木材の強度推定方法。
【請求項２】
木材の中心軸に対して垂直方向に、かつ前記木材の中心軸に向けてねじこんだビスの引き抜き強度を測定することにより、前記ビスの引き抜き強度に基いて前記木材に残存する曲げ強度を推定することを特徴とする木材の強度推定方法。
【請求項３】
簡易型接着力試験機を用いて前記ビスを引き抜くことにより測定される前記ビスの引き抜き荷重を、前記ビスの有効ねじ込み長さにより除することにより、前記ビスの引き抜き強度を算出することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の木材の強度推定方法。
【請求項４】
前記ビスの引き抜き強度に０．１７３から０．５３５までの範囲の値の係数を乗ずることにより、気中乾燥状態における前記木材の圧縮強度を推定することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の木材の強度推定方法。
【請求項５】
前記ビスの引き抜き強度に０．１３から０．４１５までの範囲の値の係数を乗ずることにより、湿潤状態における前記木材の圧縮強度を推定することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の木材の強度推定方法。
【請求項６】
前記ビスの引き抜き強度に０．２７９から０．６１５までの範囲の値の係数を乗ずることにより、気中乾燥状態における前記木材の曲げ強度を推定することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の木材の強度推定方法。
【請求項７】
前記ビスの引き抜き強度に０．２６８から０．６１４までの範囲の値の係数を乗ずることにより、湿潤状態における前記木材の曲げ強度を推定することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の木材の強度推定方法。
【請求項８】
木質構造物の柱材または梁材を前記強度推定の対象とすることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の木材の強度推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は木材の強度を推定する方法に関し、詳細には木材の強度を非破壊試験に基づき推定する方法に関する。本発明は、既存木質構造物の柱材や梁材に残存する強度を調査する方法に好適である。
【背景技術】
【０００２】  従来知られる木材の特性を測定する方法としては、誘導装置上に載置した木材の一端をノック装置を用いてノックすることにより生じる当該木材内における音速による応力波の往復を、当該誘導装置と当該木材との摩擦力の変化として当該誘導装置により検出するとともに、当該誘導装置に電気的に接続された分析装置を用いて当該摩擦力の変化を受信分析することにより当該木材の縦方向の共振周波数を検知して、当該共振周波数に基づき当該木材内の音速と弾性係数とを算出する方法が知られている。（特許文献１参照。）
【特許文献１】特開２００４−２３９７１７
【０００３】  また、偏光特性を有するダイオード発振素子により発振される１０ＧＨｚ−１０ＴＨｚの範囲の所定周波数の電磁波発生源を用い、当該電磁波発生源より発せられる偏光電磁波を木材に照射することにより、当該照射電磁波の透過強度あるいは反射強度に基づき当該木材内の虫食い、死節、割れ、腐りなどの構造欠陥あるいは応力によって生じた変形を検出する木材の内部検査方法が知られている。（特許文献２参照。）
【特許文献２】特開２００８−２６８１６４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  しかしながら、特許文献１に開示される方法により木材の特性を測定するためには、木材を一本ずつ個別に測定することが必要となるため、既存の木造建物等の木質構造物の柱材や梁材の特性を測定するためには、当該木質構造物を分解することが必要であった。【０００５】  また、特許文献１および特許文献２に開示される方法により木材を測定するためには、高度に複雑な測定装置および分析装置が必要とされる一方で、これら従来知られる方法によっては、当該木材の材料特性を評価するうえにおいて実用上最も重要であると考えられる当該木材の圧縮強度および曲げ強度については直接的に推定することが困難であった。【０００６】  本発明はこれらの事情に鑑みてなされたものであり、木材の材料特性評価において実用上最も重要であると考えられる木材の圧縮強度および曲げ強度を、当該木材が既存の木質構造物の柱材や梁材として用いられている場合にも当該既存の木質構造物を分解することなく、かつ、従来必要とされた高度に複雑な測定装置および分析装置を必要とすることなく、簡便かつ安価な手段により正確に推定する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明は上記の課題を解決するために以下の構成を備える。即ち、本発明による木材の強度推定方法は、木材の中心軸に対して垂直方向に、かつ当該木材の中心軸に向けてねじこんだビスの引き抜き強度を測定することにより、当該ビスの引き抜き強度に基いて当該木材に残存する圧縮強度を推定することを特徴とする。【０００８】  また、本発明による木材の強度推定方法は、木材の中心軸に対して垂直方向に、かつ当該木材の中心軸に向けてねじこんだビスの引き抜き強度を測定することにより、当該ビスの引き抜き強度に基いて当該木材に残存する曲げ強度を推定することを特徴とする。【０００９】  また、本発明による木材の強度推定方法は、簡易型接着力試験機を用いて当該ビスを引き抜くことにより測定される当該ビスの引き抜き荷重を、当該ビスの有効ねじ込み長さにより除することにより、当該ビスの引き抜き強度を算出することを特徴とする。【００１０】  また、本発明による木材の強度推定方法は、当該ビスの引き抜き強度に０．１７３から０．５３５までの範囲の値の係数を乗ずることにより、気中乾燥状態における当該木材の圧縮強度を推定することを特徴とする。【００１１】  また、本発明による木材の強度推定方法は、当該ビスの引き抜き強度に０．１３から０．４１５までの範囲の値の係数を乗ずることにより、湿潤状態における当該木材の圧縮強度を推定することを特徴とする。【００１２】  また、本発明による木材の強度推定方法は、当該ビスの引き抜き強度に０．２７９から０．６１５までの範囲の値の係数を乗ずることにより、気中乾燥状態における当該木材の曲げ強度を推定することを特徴とする。【００１３】  また、本発明による木材の強度推定方法は、当該ビスの引き抜き強度に０．２６８から０．６１４までの範囲の値の係数を乗ずることにより、湿潤状態における当該木材の曲げ強度を推定することを特徴とする。【００１４】  また、本発明による木材の強度推定方法は、木質構造物の柱材または梁材を当該強度推定の対象とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】  本発明によれば、木材の中心軸に対して垂直方向に、かつ当該木材の中心軸に向けてねじこんだビスの引き抜き強度を測定することにより、当該ビスの引き抜き強度に基いて当該木材に残存する圧縮強度および曲げ強度を推定する構成により、当該木材が既存の木質構造物の柱材や梁材として用いられている場合にも当該既存の木質構造物を分解することなく、かつ、従来必要とされた高度に複雑な測定装置および分析装置を必要とすることなく、簡便かつ安価な手段により当該木材の材料特性評価において実用上最も重要であると考えられる当該木材の圧縮強度および曲げ強度を推定することができる。【００１６】  また、本発明によれば、簡易型接着力試験機を用いて当該ビスを引き抜くことにより測定される当該ビスの引き抜き荷重を、当該ビスの有効ねじ込み長さにより除することにより、当該ビスの引き抜き強度を算出する構成により、従来必要とされた高度に複雑な測定装置および分析装置を必要とすることなく、簡便かつ安価な手段により当該木材の強度を推定することができる。【００１７】  また、本発明によれば、当該ビスの引き抜き強度に０．１７３から０．５３５までの範囲の値の係数を乗ずることにより、気中乾燥状態における当該木材の圧縮強度を推定する構成により、正確に当該木材の強度を推定することができる。【００１８】  また、本発明によれば、当該ビスの引き抜き強度に０．１３から０．４１５までの範囲の値の係数を乗ずることにより、湿潤状態における当該木材の圧縮強度を推定する構成により、正確に当該木材の強度を推定することができる。【００１９】  また、本発明によれば、当該ビスの引き抜き強度に０．２７９から０．６１５までの範囲の値の係数を乗ずることにより、気中乾燥状態における当該木材の曲げ強度を推定する構成により、正確に当該木材の強度を推定することができる。【００２０】  また、本発明によれば、当該ビスの引き抜き強度に０．２６８から０．６１４までの範囲の値の係数を乗ずることにより、湿潤状態における当該木材の曲げ強度を推定する構成により、正確に当該木材の強度を推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】  以下、本発明に係わる最良の実施の形態について詳述する。図１は、本実施例の木材の強度推定方法におけるビスの引き抜き強度の測定方法を示す当該ビスの中心軸を通る切断面より見る断面図により示す説明図である。図１に示すＪＩＳ規格に準拠する鋼製の木ねじであるビス２は、予め測定対象である木材１の中心軸に対して垂直方向に、かつ木材１の中心軸に向けて所定の長さだけねじ込まれている。この際、ビス２は、後にビス２の引き抜き荷重を測定するために必要となる図１に示す反力支持用鋼板３および鋼製の引き抜き用ナット５を図１に示す状態において木材１に締結してねじ込まれている。なお、反力支持用鋼板３および引き抜き用ナット５には、図１に示す状態においてビス２により木材１に締結されることを可能とするためにＪＩＳ規格に基づく締結用の貫通キリ穴が設けられているとともに、引き抜き用ナット５には、本実施例においてビス２の引き抜き荷重を測定するために用いられる簡易型接着力試験機４の引き抜き部４ｂと引き抜き用ナット５とを締結するために必要な図１に図示するタップ加工が施されている。（簡易型接着力試験機４の引き抜き部４ｂには当該タップ加工に対応するダイス加工が施されている。）【００２２】  以上の状態において、図１に示す簡易型接着力試験機４の支持部４ａを反力支持用鋼板３に当接させるとともに簡易型接着力試験機４の引き抜き部４ｂと引き抜き用ナット５とを締結することにより、簡易型接着力試験機４を木材１およびビス２に取り付けた後、簡易型接着力試験機４の支持部４ａにビス２の引き抜き荷重に対する反力（支持力）を加える一方で、引き抜き部４ｂにビス２の引き抜き荷重を負荷するとともに、当該引き抜き荷重を測定することによりビス２の引き抜き荷重を測定することができる。なお、当該引き抜き荷重の負荷および測定は、毎分２±０．５ｍｍの変位により当該荷重を負荷する条件において当該引き抜き荷重の負荷および測定をおこなうものとすることにより、好適に当該引き抜き荷重の測定結果が得られることが実験に基づき把握されている。【００２３】  以上の測定により得られたビス２の引き抜き荷重を、ビス２の有効ねじ込み長さ（ビス２の木材１へのねじ込み長さの全長から当該ＪＩＳ規格に準拠する鋼製の木ねじであるビス２の先端部に所定の長さに設けられた当該ビス２の引き抜き荷重に対して寄与することのないねじ込み用の先端テーパー部の長さを差し引くことにより得られる）により除することによってビス２の引き抜き強度を求めることができる。なお、さらなる簡単のために、ビス２の先端部に設けられたねじ込み用の先端テーパー部の長さを、ビス２の長さに関わらず、定数６．５ｍｍであるものと近似して当該ビス２の引き抜き強度を求めるものとしても、大きな誤差を生じないことが実験により把握されている。【００２４】  以上の手順により得られるビス２の引き抜き強度に基づいて材料力学的考察を加えることにより木材１の強度を推定することが可能であるが、本実施の形態においては、木材１のさらなる具体的な状態に基づき、より正確な強度推定をおこなうために、図２および表１並びに図３および表２において開示する本発明の発明者らが行った実験の結果に基づ��強度推定のための係数を用いて木材１の強度を推定する。【００２５】  図２は木材１の圧縮強度を算出するための係数を示す説明図であり、表１はその具体的数値を示す一覧表である。木材１の材質に応じて、並びに木材１の気中乾燥状態または湿潤状態の別に応じて、図２および表１に示す係数を既に得られたビス２の引き抜き強度に乗ずることにより、正確に木材１の圧縮強度（ＭＰａ）を推定することができる。具体的には、ビス２の引き抜き強度に０．１７３から０．５３５までの範囲の値の係数を乗ずることにより、気中乾燥状態における木材１の圧縮強度を正確に推定することができる。また、ビス２の引き抜き強度に０．１３から０．４１５までの範囲の値の係数を乗ずることにより、湿潤状態における木材１の圧縮強度を正確に推定することができる。なお、湿潤状態の木材とは、例えば、台所や浴室に近い位置において使用されているために、他の木材に比して含水率が高いことが予測される木材を意味する。【００２６】
【表１】
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【００２７】  図３は木材１の曲げ強度を算出するための係数を示す説明図であり、表２はその具体的数値を示す一覧表である。木材１の材質に応じて、並びに木材１の気中乾燥状態または湿潤状態の別に応じて、図３および表２に示す係数を既に得られたビス２の引き抜き強度に乗ずることにより、正確に木材１の曲げ強度（ＭＰａ）を推定することができる。具体的には、ビス２の引き抜き強度に０．２７９から０．６１５までの範囲の値の係数を乗ずることにより、気中乾燥状態における木材１の曲げ強度を正確に推定することができる。また、ビス２の引き抜き強度に０．２６８から０．６１４までの範囲の値の係数を乗ずることにより、湿潤状態における木材１の曲げ強度を正確に推定することができる。【００２８】
【表２】
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【実施例】
【００２９】  図４は他の実施例におけるビスの引き抜き強度の測定方法を示す当該ビスの中心軸を通る切断面より見る断面図により示す説明図である。図４に示す木材１の表面には、仕上げ材６が施されている点が既に示した本発明に係わる実施の形態と異なるところである。図４に示すように、木材１の表面に仕上げ材６が施されている場合には、仕上げ材６にも予め貫通キリ穴を設ける必要があるとともに、仕上げ材６と反力支持用鋼板３との間には、仕上げ材６の表面を保護するための保護用ゴムシート７を設けることにより、本実施例に示すビス２の引き抜き強度の測定により仕上げ材６の表面を傷付けてしまうことの無いように設けることが必要である。保護用ゴムシート７にも貫通キリ穴を設ける必要があることは勿論のことである。【００３０】  以上示した実施例によれば、木材１が既存の木質構造物の柱材や梁材として用いられている場合にも当該既存の木質構造物を分解することなく、かつ、従来必要とされた高度に複雑な測定装置および分析装置を必要とすることなく、簡便かつ安価な手段により木材１の材料特性評価において実用上最も重要であると考えられる木材１の圧縮強度および曲げ強度を正確に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係わる実施例のビスの引き抜き強度の測定方法を示す説明図である。
【図２】木材の圧縮強度算出のための係数を示す説明図である。
【図３】木材の曲げ強度算出のための係数を示す説明図である。
【図４】本発明に係わる実施例のビスの引き抜き強度の測定方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３２】１：木材
２：ビス
３：反力支持用鋼板
４：簡易型接着力試験機
４ａ：支持部
４ｂ：引き抜き部
５：引き抜き用ナット
６：仕上げ材
７：保護用ゴムシート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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