(57)【要約】      （修正有）【課題】応力集中を生じることなく衝撃を吸収可能で、しかも施工時の利便性にも配慮された丸棒状の連結具を提供する。【解決手段】連結具１０は、複数の部材３１、４１を一体化するため、部材３１、４１に設けた下穴３３、４３を貫くように埋め込むが、連結具１０の側周面には、部材３１、４１に差し込むドリフトピン２５を通す側孔１３、１４を設ける。さらに連結具１０には、弾塑性変形を生じさせるため、軸線方向に伸びる長円孔１７を設けるが、長円孔１７は、一方の部材３１の内部に位置する側孔１３と、他方の部材４１の内部に位置する側孔１４と、の間に配置する。このような構成により、連結具１０に引張荷重が作用した際、長円孔１７の外側に位置する領域では、応力が概ね均等に分散し、応力集中を生じることなく衝撃を吸収可能である。また連結具１０は一本の棒状で、その取り扱いは従来のホゾパイプと変わりがなく、施工時の利便性も悪化しない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の部材（３１、４１、５１）を一体化するため、個々の該部材（３１、４１、５１）に設けた下穴（３３、４３、５３）を貫くように埋め込む丸棒状の連結具であって、その側周面には、該部材（３１、４１、５１）の表面から差し込むドリフトピン（２５）等を通過させるための側孔（１３、１４、１５）を複数設けてあり、
一方の前記部材（３１）の内部に位置する前記側孔（１３）と、他方の前記部材（４１または５１）の内部に位置する前記側孔（１４または１５）と、の間には、弾塑性変形を生じさせるため軸線方向に伸びる長円孔（１７）を設けてあることを特徴とする連結具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種木構造において、隣接する部材同士を一体化するため、部材に埋め込む丸棒状の連結具に関する。
【背景技術】
【０００２】
木造建築を始めとする各種木構造において、隣接する部材同士を一体化する方法は様々だが、近年は強度やコストなどの観点から、棒状の金物を用いることも多い。この棒状の金物は、ホゾパイプなどと称され、部材同士の境界を貫くように埋め込んだ後、部材の表面から金物に向けてドリフトピンなどを打ち込み、金物を介して部材同士を一体化する。このような金物に関しては、様々な技術開発が進められており、後記の両特許文献のように、衝撃を吸収する機能を備えたものも公開されている。
【０００３】
特許文献１では、接合された木材同士を引き離す方向に荷重が作用した場合でも、木材の割れを生じにくくする接合金物が開示されている。この接合金物はパイプ状で、土台と柱など、隣接する木材同士を貫くように埋め込んだ後、個々の木材の表面から接合金物に向けてピンを打ち込み、接合金物を介して木材同士を一体化する。さらに接合金物の中間部には変形孔を設け、接合金物の強度を意図的に低下させている。この変形孔は、木材同士の境界付近に位置しており、地震などの際、変形孔の周辺で大きな弾塑性変形を生じることで衝撃を吸収し、木材の割れを防ぐ。
【０００４】
次の特許文献２では、部材同士を連結するホゾパイプが開示されている。このホゾパイプは、先の特許文献１と同様、隣接する部材同士を貫くように埋め込んだ後、個々の部材の表面からホゾパイプに向けてドリフトピンを打ち込み、ホゾパイプを介して部材同士を一体化する。さらにホゾパイプの中間付近には拡張部を設け、弾塑性変形を生じやすくしている。拡張部は、ホゾパイプの全周を半径方向に膨張させたもので、この部分がバネのように機能し、衝撃を吸収する。当然ながら拡張部は、隣接する二部材の境界付近に配置する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２２６１７５号公報
【特許文献２】特開２０１２−５２３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記の特許文献１で開示された接合金物は、極めて単純な構造ではあるが、その形状から、変形孔の赤道付近（接合金物の軸線方向に直交する方向において、変形孔が最も広くなる位置）で応力集中を生じ、そこから亀裂が伸展し、やがて接合金物が破損してしまい、木材同士の接合を維持できなくなる恐れがある。また前記の特許文献２で開示されたホゾパイプは、その特異な形状から多品種少量生産が難しく、個別の要望に応じた最適形状の製品を低価格で供給することが難しい。さらにホゾパイプの拡張部を収容するため、部材に座グリ穴を加工する必要がある。
【０００７】
木造建築の施工現場では、各種金物を大量に使用する。そのため金物を用いて部材同士を連結する際は、余計な手間を掛けることなく作業を終了できることが望ましい。また施工時、金物が不用意に重量物と接触することもあるが、そのような場合でも容易には破損しないことが望ましい。このように金物は、部材同士を強固に連結するといった本来の目的のほか、施工時の利便性にも配慮すべきである。
【０００８】
本発明はこうした実情を基に開発されたもので、応力集中を生じることなく衝撃を吸収可能で、しかも施工時の利便性にも配慮された丸棒状の連結具の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題を解決するための請求項１記載の発明は、複数の部材を一体化するため、個々の該部材に設けた下穴を貫くように埋め込む丸棒状の連結具であって、その側周面には、該部材の表面から差し込むドリフトピン等を通過させるための側孔を複数設けてあり、一方の前記部材の内部に位置する前記側孔と、他方の前記部材の内部に位置する前記側孔と、の間には、弾塑性変形を生じさせるため軸線方向に伸びる長円孔を設けてあることを特徴とする。
【００１０】
本発明による連結具は、柱や横架材など、各種木構造を構成する部材同士を一体化するために用い、一般のホゾパイプと同様、連結される複数の部材を貫くように埋め込む。なお連結具の横断面は、円形を前提とするが、中実と中空のいずれでもよい。また部材については、集成材や無垢材などのあらゆる木材を想定しており、連結具を埋め込むため、部材にはあらかじめ下穴を加工しておく。下穴は、連結具を緩みなく保持できる内径に仕上げる。
【００１１】
本発明による連結具は、通常、隣接する二部材を一体化するために用いるが、積層する三部材以上を貫くように埋め込み、これらを一括して一体化することもできる。二部材を一体化する場合の具体例については、直交する柱と横架材などを丁字やＬ字状に連結する構造が挙げられる。また三部材を一体化する場合の具体例については、水平に伸びる横架材の上下面に柱を接触させ、これらを十字状に連結する構造が挙げられ、上方の柱から下方の柱までを貫くように連結具を埋め込み、上下の柱で横架材を挟み込む。
【００１２】
側孔は、連結具の側周面を貫く丸孔で、ここにドリフトピンやボルトを差し込むことで、連結具を部材と一体化し、部材から連結具が引き抜かれることを防ぐ。したがって側孔は複数箇所に設けるが、その配置方法は、用途に応じて自在に決めて構わない。また部材には、ドリフトピンやボルトを差し込むため、側孔と同心となる位置に何らかの孔を加工する。
【００１３】
長円孔は、連結具の側周面を貫く孔だが、単純な円形ではなく、軸線方向に伸びる長円形とする。本発明において長円形とは、陸上競技場のトラックなどのように、対向する半円の間を直線で結んだ形状を指している。長円孔を設けることで、連結具の横断面の面積を意図的に縮小させ、内部に生じる応力を増大させることで弾塑性変形を促進させる。このように長円孔を設けることで、荷重はその外側に位置する領域で伝達されることになるが、この領域の横断面の面積は、軸線方向に沿ってほぼ一定であるため、全域で応力が概ね均等に分散し、応力が局地的に増大する箇所が生じない。
【００１４】
長円孔は、連結された複数の部材を引き離す方向に荷重が作用した際、引張荷重が生じる区間に配置する。したがって、二部材を跨ぐように連結具を埋め込む場合、長円孔は、一方の部材の内部に位置する側孔と、他方の部材の内部に位置する側孔と、の間に設ける必要があり、必然的に長円孔は、二部材の境界付近に位置する。なお、一本の連結具で三部材を一体化する場合、長円孔は、中央の部材の内部に位置することになる。
【００１５】
長円孔は、その延長を増減することで連結具の変形量を調整可能で、弾塑性変形を生じやすくするには、延長を増大させればよい。なお連結具が中空である場合、長円孔は軸線を挟んで一組を対向するように配置する。また長円孔は、原則として一本の連結具に対して一箇所だけとなるが、弾塑性変形を一段と促進させたい場合、横断面から見て十字状に二箇所に設けてもよい。この二箇所の長円孔は、連結具の中心付近で交差し、その外縁の四箇所でさまざまな荷重の伝達を担う。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明のように、丸棒状の連結具に長円孔を設けることで、連結具に引張荷重が作用した際、長円孔の外側に位置する領域では、応力が概ね均等に分散し、応力集中を生じることなく衝撃を吸収可能である。そのため地震などに遭遇した際も、破損に至るまでの粘り強さが向上し、木構造の安全性を高めることができる。
【００１７】
連結具の製造時、長円孔は側孔と同時に形成可能で、これまでの製造工程を変える必要がない。また連結具は、継ぎ目のない一本の棒状であり、その取り扱いは従来のホゾパイプと変わりがない。さらに長円孔は、連結具の外径を絞り込むような形状ではなく、曲げ荷重に対する強度が極端に低下することもない。そのため施工時、不用意に重量物と接触した場合でも、連結具の破損を招きにくい。このように本発明による連結具は、製造コストの上昇要因が少なく、施工時の利便性も従来と変わりがない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による連結具の形状例とその使用例を示す斜視図で、連結具を用い、柱と横架材を丁字状に一体化することを想定している。なお図の右側には、連結具の側面と縦断面を描いてある。
【図２】図１の二部材を丁字状に一体化した状態を示す斜視図と縦断面図で、下方の部材の上面と、上方の部材の下面が接触している。
【図３】図１の二部材を一体化した後、この二部材を引き離す方向に荷重が作用した場合を示す縦断面図で、図上方には、連結具が引き伸ばされた状態を描いてあり、図下方には、その後に押し戻された状態を描いてある。
【図４】本発明による連結具を用い、上下の柱で横架材を挟み込み、これらを十字状に一体化する場合を示す斜視図である。なお図の右側には、連結具単体の諸形状を描いてある。
【図５】連結具を中空とした場合を示す斜視図で、柱と横架材を丁字状に一体化することを想定している。なお図の右側には、連結具の側面と縦断面とＢ−Ｂ断面を描いてある。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明による連結具１０の形状例とその使用例を示す。この図１では、丸棒状の連結具１０とドリフトピン２５を用い、直立する部材３１と、水平に伸びる部材４１を丁字状に一体化することを想定しており、いずれの部材３１、４１とも木材（集成材を含む）である。なお図１の部材３１は柱で、同じく部材４１は横架材で、柱の上面に横架材の下面を載せる。
【００２０】
連結具１０は、両部材３１、４１の境界を跨ぐように埋め込む。そのため部材３１には、その上面中心から下方に伸びる有底の下穴３３を加工してある。また部材４１については、所定の位置に上下面を貫く下穴４３を加工してある。いずれの下穴３３、４３も、連結具１０を緩みなく差し込める内径としてあり、下穴３３、４３を貫くように連結具１０を差し込むだけで、二部材３１、４１の水平方向の変位が規制される。
【００２１】
連結具１０を部材３１、４１と一体化するため、部材３１、４１の側面から連結具１０に向けてドリフトピン２５を打ち込む。そのため部材３１、４１の側面には、下穴３３、４３と交差して反対面に到達するピン孔３５、４５を加工してあり、また連結具１０には、その側周面を貫く側孔１３、１４を設けてあり、ピン孔３５、４５と側孔１３、１４を同心に揃えた後、ドリフトピン２５を打ち込む。なおピン孔３５、４５は、ドリフトピン２５を摩擦で保持できる内径としてあり、打ち込み後のドリフトピン２５が自然に脱落することはない。さらに側孔１３、１４についても、ドリフトピン２５との緩みは最小限に留めてある。
【００２２】
側孔１３、１４やピン孔３５、４５の個数や配置は、用途に応じて自在に決めることができ、図１では、部材４１の側面に計三列のピン孔４５を加工してあるが、これらは上下に並んでいる。対して部材３１では、木目方向に沿って割れが伸展することを避けるため、ピン孔３５を直交する二方向に加工してある。当然ながらこれらのピン孔３５、４５は、側孔１３、１４の配置に基づき、所定の位置に加工する必要がある。
【００２３】
このように、部材３１、４１同士を貫くように連結具１０を埋め込み、連結具１０をドリフトピン２５で固定することは、従来の手法と何ら変わりがない。しかし本発明では、連結具１０の中央付近に長円孔１７を設け、弾塑性変形を生じやすくしたことを特徴としている。長円孔１７は、連結具１０を直立させた際、上下に対向する半円を直線で結んだ長円形で、連結具１０の側周面を貫いている。したがって長円孔１７を設けた区間では、連結具１０の横断面の面積が縮小し、荷重が作用した際の応力が増大し、他の区間と比較して弾塑性変形を生じやすくなる。
【００２４】
長円孔１７は、二部材３１、４１を引き離す方向に荷重が作用した際、その全荷重が加わる区間に設ける必要がある。そのため長円孔１７は、下方の部材３１の内部に入り込む側孔１３と、上方の部材４１の内部に入り込む側孔１４と、の間に位置している。なお長円孔１７の延長を変えることで、連結具１０の弾塑性変形の度合いを調整可能で、仮に長円孔１７を伸ばすならば、より変形を生じやすくなる。
【００２５】
図２は、図１の二部材３１、４１を丁字状に一体化した状態を示し、下方の部材３１の上面と、上方の部材４１の下面が接触している。また二部材３１、４１を貫くように連結具１０が埋め込まれ、それぞれの部材３１、４１の側面から打ち込んだドリフトピン２５は、連結具１０を貫いており、連結具１０はそれぞれの部材３１、４１と一体化している。したがって二部材３１、４１を引き離すような荷重は、連結具１０だけを介して伝達される。対して圧縮荷重は、二部材３１、４１の接触面のほか、連結具１０でも伝達される。
【００２６】
長円孔１７は、下方の部材３１の内部に入り込む側孔１３と、上方の部材４１の内部に入り込む側孔１４と、の間に設ける必要があり、必然的に二部材３１、４１の境界付近に位置している。仮に二部材３１、４１を引き離す方向に過大な荷重が作用すると、この荷重は連結具１０が一手に受け止めるが、長円孔１７の外側に位置する領域は、他の領域よりも応力が増大し、集中的に変形することになる。
【００２７】
図３は、図１の二部材３１、４１を一体化した後、この二部材３１、４１を引き離す方向に荷重が作用した場合を示す。図３上方の「引き伸ばされた状態」では、荷重によって連結具１０が引き伸ばされ、二部材３１、４１の境界に隙間が生じている。このように、連結具１０が変形することで衝撃が吸収され、部材３１、４１の破損を防ぐ。なお連結具１０の変形後も、それが弾性変形の範囲内であれば、速やかに元の状態に復元する。
【００２８】
二部材３１、４１を引き離す荷重が過大であれば、長円孔１７の外側に位置する領域に塑性変形が生じ、二部材３１、４１の境界に隙間が残ることになる。しかしこの状態においても、連結具１０を介して二部材３１、４１の連結は維持されており、連結構造の強度が極端に低下することはない。そして連結具１０が塑性変形した後、重力などで二部材３１、４１が接近する方向に荷重が作用すると、図３下方の「押し戻された状態」のように、長円孔１７の外側に位置する領域が再び変形し、二部材３１、４１の隙間が減少し、当初に近い状態に復元する。
【００２９】
図４は、本発明による連結具１１を用い、上下の柱で横架材を挟み込み、これらを十字状に一体化する場合を示す。図４において、水平に伸びる横架材は部材４１で、横架材の下方に配置される柱は部材３１で、横架材の上方に配置される柱は部材５１である。そして、連結具１１で上下の部材３１、５１を引き寄せ、その間で部材４１を挟み込んでいる。この挟み込まれた部材４１には、上下面を貫く下穴４３を加工してあり、そこに連結具１１を埋め込むが、ここにはドリフトピン２５を打ち込まない。また上下の部材３１、５１には、それぞれ下穴３３、５３と、ピン孔３５、５５を加工してあり、これらを貫くようにドリフトピン２５を打ち込んである。
【００３０】
連結具１１には、上端部と下端部のいずれとも、二列の側孔１３、１５を設けてある。そのうち下端部の二列の側孔１３は、部材３１の内部に入り込み、対する上端部の二列の側孔１５は、部材５１の内部に入り込む。また連結具１１の中央には長円孔１７を設けてある。さらに図４では、「拡大Ａ−Ａ断面」に描くように、長円孔１７を二箇所に設けてあり、これらが中心付近で十字状に交差している。そのため長円孔１７の外側に位置する四箇所で荷重を伝達する。
【００３１】
図５は、連結具１２を中空とした場合を示し、直立する部材３１と、水平に伸びる部材４１を丁字状に一体化することを想定している。この連結具１２の長円孔１７は、必然的に側周面を切り抜くように形成するが、バランスを考慮し、「Ｂ−Ｂ断面」に描くように、軸線を挟んで一組を対向するように配置してある。そのほか図５では、連結具１２を部材３１、４１と一体化する手段として、ボルト２６を用いている。ボルト２６の先部をピン孔３５、４５に差し込み、側孔１３、１４を経て反対面に到達させ、そこにナット２８を螺合させる。なお部材３１、４１の表面に作用する応力を緩和するため、必要に応じてワッシャ２７を組み込む。
【００３２】
本発明は、これまでの各図に示すように、丸棒状の連結具１０、１１、１２に長円孔１７を設けたことを特徴としており、連結される部材３１、４１、５１の配置などは自在である。また側孔１３、１４、１５の配置についても、部材３１、４１、５１との兼ね合いで自在に決めて構わない。ただし長円孔１７は、部材３１、４１、５１同士の境界付近に配置し、部材３１、４１、５１同士を引き離す方向に荷重が作用した際、長円孔１７の外側に位置する領域に大きな応力を生じさせる必要がある。
【符号の説明】
【００３３】
１０  連結具（長円孔が一箇所）
１１  連結具（長円孔が二箇所）
１２  連結具（長円孔が対向する一組・中空）
１３  側孔（部材３１の内部に入り込む）
１４  側孔（部材４１の内部に入り込む）
１５  側孔（部材５１の内部に入り込む）
１７  長円孔
２５  ドリフトピン
２６  ボルト
２７  ワッシャ
２８  ナット
３１  部材（横架材よりも下方の柱）
３３  下穴
３５  ピン孔
４１  部材（横架材）
４３  下穴
４５  ピン孔
５１  部材（横架材よりも上方の柱）
５３  下穴
５５  ピン孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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