(57)【要約】【課題】  補強効果が高く、しかも簡易に、且つ確実に補強を行うことが可能な、有孔木材の補強方法を提供する。【解決手段】  有孔木材（２）の貫通孔（３）周囲に、接着剤（６）を介して、補強板（４ａ）（４ｂ）を所定の圧力の下に圧着し、貫通孔補強を行う補強方法であって、ボルト孔（１３ａ）（１３ｂ）が穿設された一対の挟持板（１０ａ）（１０ｂ）によって、木材（２）及び補強板（４ａ）（４ｂ）を挟持し、締め付けボルト（１５）をボルト孔（１３ａ）（１３ｂ）に挿通し、締め付けボルト（１５）の一端に締め付けナット（１６）を螺着し、所定の締め付けトルクで締め付けて、内方に向かう所定の軸力を導入し、軸力を、挟持板（１０ａ）（１０ｂ）を介して補強板（４ａ）（４ｂ）に伝達することにより、前記所定の圧力を生じせしめるように構成した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔を有する有孔木材の貫通孔周囲に、接着剤を介して、補強板を所定の圧力の下に圧着し、貫通孔補強を行う補強方法であって、
ボルト孔が穿設された一対の挟持板によって、木材及び補強板を挟持し、
締め付けボルトを該ボルト孔に挿通し、
該締め付けボルトの一端に締め付けナットを螺着し、
該締め付けボルト、及び該締め付けナットを、所定の締め付けトルクで締め付けて、内方に向かう所定の軸力を導入し、
該軸力を、該挟持板を介して該補強板に伝達することにより、該補強板に対する前記所定の圧力を生じせしめるようにした有孔木材の補強方法。
【請求項２】
該挟持板には、補強リブが設けられている請求項１に記載の有孔木材の補強方法。
【請求項３】
該補強リブは、該ボルト孔を中心として放射状に設けられている請求項２に記載の有孔木材の補強方法。
【請求項４】
該挟持板には、木材に当接して該挟持板の移動を阻止することができるガイド片が設けられている請求項１乃至３の何れかに記載の有孔木材の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫通孔を有する有孔木材の補強方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、木造住宅をはじめとする木造建築物では、内装設備の配管や配線を通過させるために、梁部材等の構造部材に貫通孔を設けることがあるが、木造建築物においては、ＲＣ造やＳＲＣ造の建築物に比べて、このような貫通孔を有する部材に対する評価方法や補強方法が確立されていないのが現状である。
【０００３】
これに対して、木製の梁の貫通孔周りに、多数のビスを介して補強プレートを固定するようにした補強構造が提案されている（例えば特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１７６６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載される補強構造によれば、多数のビスを梁に打ち込むことで木材の繊維を傷つけることと、力の伝達をビスを介して行うことにより補強効率が低下し、十分な補強効果を得難いという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、補強効果が高く、しかも簡易に、且つ確実に補強を行うことが可能な、有孔木材の補強方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の有孔木材の補強方法は、貫通孔を有する有孔木材の貫通孔周囲に、接着剤を介して、補強板を所定の圧力の下に圧着し、貫通孔補強を行う補強方法であって、
ボルト孔が穿設された一対の挟持板によって、木材及び補強板を挟持し、
締め付けボルトを該ボルト孔に挿通し、
該締め付けボルトの一端に締め付けナットを螺着し、
該締め付けボルト、及び該締め付けナットを、所定の締め付けトルクで締め付けて、内方に向かう所定の軸力を導入し、
該軸力を、該挟持板を介して該補強板に伝達することにより、該補強板に対する前記所定の圧力を生じせしめるようにしたことを要旨とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の有孔木材の補強方法は、請求項１に記載の構成において、該挟持板には、補強リブが設けられていることを要旨とする。
【０００９】
また、請求項３に記載の有孔木材の補強方法は、請求項２に記載の構成において、該補強リブは、該ボルト孔を中心として放射状に設けられていることを要旨とする。
【００１０】
また、請求項４に記載の有孔木材の補強方法は、請求項１乃至３の何れかに記載の構成において、該挟持板には、木材に当接して該挟持板の移動を阻止することができるガイド片が設けられていることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、貫通孔を有する有孔木材の貫通孔周囲に、接着剤を介して、補強板を所定の圧力の下に圧着し、貫通孔補強を行う補強方法であって、
ボルト孔が穿設された一対の挟持板によって、木材及び補強板を挟持し、
締め付けボルトを該ボルト孔に挿通し、
該締め付けボルトの一端に締め付けナットを螺着し、
該締め付けボルト、及び該締め付けナットを、所定の締め付けトルクで締め付けて、内方に向かう所定の軸力を導入し、
該軸力を、該挟持板を介して該補強板に伝達することにより、該補強板に対する前記所定の圧力を生じせしめるように構成したため、補強効果が高く、しかも簡易に、且つ確実に補強を行うことが可能な、有孔木材の補強方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、貫通孔を有する有孔木材の貫通孔補強を行う際に用いられるものである。対象となる木材は、代表的には集成材が想定されるが、その他に積層材や積層集成材、無垢材等であってもよい。また、木材の大きさや使用部位（梁、桁、土台等）等についても制限は無い。
貫通孔は、構造強度を考慮しつつ配管や配線上必要な位置に設けられるものであるが、本発明はその位置や大きさ、形状等に左右されずに用いることができる。
【００１３】
本発明は、上記貫通孔の周囲に、接着剤を介して、補強板を所定の圧力の下に圧着固定し、補強を行うようにしたものである。補強板の性能を十分に利用するためには、ビスや螺子ではなく接着剤を介して、補強板を貫通孔周囲に一体化させることが効率的であるが、そのためには、接着剤が硬化するまで、所定の圧力下で補強板を圧締し、貫通孔周囲に圧着することが必要となる。従来、この所定の圧力を簡易に管理することのできる既成装置や方法が存在しなかったため、油圧ジャッキや大掛かりなプレス機等を利用して行う必要があり、特に住宅１棟につき数本程度の需要しかない場合等には、コストや労力がかかりすぎて現実的ではなかった。本発明は、これを改善し、簡易な構成でありながら、きわめて合理的に補強板を圧着固定することができる補強方法を提供するものである。
【００１４】
補強板は、例えば合板や鋼板等によって構成するが、貫通孔が穿孔された有孔木材のせん断力や曲げ耐力の低下を補完可能なものであれば、種々の材質、大きさ、形状のものを用いることができる。補強板は、必要に応じ、木材の片側面にのみ圧着することとしてもよい。
補強板を有孔木材に接着し、さらに圧着固定するための接着剤としては、メラミン系、フェノール系、レゾルシノール系、エポキシ系、ユリア系等の接着剤が挙げられるが、耐久性や安全性（ホルムアルデヒドの放散抑制）等の観点からは、特に水性高分子イソシアネート系接着剤が適している。
【００１５】
本発明に係る補強方法では、一対の挟持板と、締め付けボルトと、締め付けナットと、を主として用いる。
挟持板は、木材及び補強板を、その間に挟持し締め付けるためのものであり、適宜の位置にボルト孔が穿設されている。ボルト孔には締め付けボルトを挿通するとともに、締め付けボルトの一端には締め付けナットを螺着して用いる。
挟持板、締め付けボルト、締め付けナットの材質、大きさ、形状等は、本発明の目的を達成可能な限り、様々なものを用いてよい。
【００１６】
本発明は、上記の締め付けボルト、及び締め付けナットを、所定の締め付けトルクで締め付けて、内方に向かう所定の軸力を導入し、この軸力を、挟持板を介して補強板に伝達することにより、補強板に対する所定の圧力を生じせしめるようにしたものである。
複合材の製造に接着剤を使用する場合には、製造管理が十分になされることが必要である。つまり、接着剤の接着強度を十分に発現させるためには、接着剤塗布後、一定時間、所定の圧力の下に、上記補強板を被接着面に対して速やかに圧締する必要がある。
本発明では、この所定の圧力の確保を、上記締め付けボルト、及び締め付けナットの締め付けトルクを管理して、所定の締め付けトルクで締め付けることによって、きわめて容易に、且つ確実に行えるようにしたものである。
【００１７】
上記締め付けトルクの管理方法としては、既知のもの、例えば、トルク法、回転角法、トルク勾配法等によるものを制限無く用いることができる。
また、締め付けボルト、及び締め付けナットの締め付けにあたっては、スパナやトルクレンチ等を用いることができるが、適正な締め付けトルクの管理のためには、トルクレンチを用いることが好ましい。
【００１８】
本発明は、例えば、工場ラインに導入して使用することができるが、特別な工機を必要としない簡易な構成であり、しかも、簡単な作業で、且つ高い施工精度を実現できるため、施工中の現場における利用にも適している。
さらに、有孔木材を新設する場合のみならず、リフォーム等で例えば梁部材等の既設の木材に貫通孔を設ける必要がある場合においても、効果的に使用することができる。
【実施例１】
【００１９】
第１の実施例について、図１〜図２を参照しながら説明する。本実施例は、本発明による補強方法の一実施形態について示すものである。図１は補強工程を示す斜視図、図２は補強工程を示す側面断面図である。
【００２０】
本発明に係る補強方法を実現するための補強装置（１）は、図１〜図２に示すように、梁部材（２）の貫通孔（３）周囲に、接着剤（６）を介して、補強板（４ａ）（４ｂ）を強固に圧着して、貫通孔補強を行うための装置であり、一対の挟持板（１０ａ）（１０ｂ）と、締め付けボルト（１５）と、締め付けナット（１６）と、を備えて構成されるものである。
梁部材（２）は、集成材によって断面長方形状（梁せい３３０ｍｍ、梁幅１２０ｍｍ）をなして構成され、その適宜の位置において、図１〜図２に示すように、長手方向に対して直交する方向に横断面円形状の貫通孔（直径１３０ｍｍ）（３）が形成されたものである。
【００２１】
また、補強板（４ａ）（４ｂ）は、合板製（厚さ１８ｍｍ）の板材で、図１〜図２に示すように、その略中心部には貫通孔（３）に対応する円形状の開孔（５ａ）（５ｂ）がそれぞれ設けられるとともに、開孔（５ａ）（５ｂ）と貫通孔（３）とがちょうど連通状態となって、補強板（４ａ）（４ｂ）を梁部材（２）両側面の貫通孔（３）周囲に貼り付けることができるようになされている。補強板（４ａ）（４ｂ）は、その下端がそれぞれ梁部材（２）の下面に沿うようにして、梁部材（２）に貼り付けられるものである。
【００２２】
補強装置（１）を構成する挟持板（１０ａ）（１０ｂ）は、図１〜図２に示すように、補強板（４ａ）（４ｂ）をそれぞれ完全に覆えるように、補強板（４ａ）（４ｂ）よりも大きく形成された正面視矩形状をなし、また、挟持板（１０ａ）（１０ｂ）の上下には外方に屈曲された形状の補強リブ（１１ａ）（１２ａ）、（１１ｂ）（１２ｂ）がそれぞれ形成され、挟持板（１０ａ）、及び（１０ｂ）と、補強リブ（１１ａ）（１２ａ）、及び（１１ｂ）（１２ｂ）と、によってそれぞれ断面コ字状をなすように構成されている。挟持板（１０ａ）、及び（１０ｂ）と補強リブ（１１ａ）（１２ａ）、及び（１１ｂ）（１２ｂ）とは、鋼板を用いてそれぞれ一体に成形されている。挟持板（１０ａ）（１０ｂ）、及び補強リブ（１１ａ）（１２ａ）、（１１ｂ）（１２ｂ）は、この他に例えば、合板、ステンレス板、アルミニウム合金板等によって形成してもよい。
補強リブ（１１ａ）（１２ａ）、及び（１１ｂ）（１２ｂ）は、それぞれ挟持板（１０ａ）、及び（１０ｂ）の剛性を向上させる働きをなすものであり、これにより挟持板（１０ａ）（１０ｂ）が補強板（４ａ）（４ｂ）をそれぞれ均一に押圧することが容易となる。
【００２３】
図１〜図２に示すように、挟持板（１０ａ）（１０ｂ）の中心部からやや下方に下がった位置には、ボルト孔（１３ａ）（１３ｂ）がそれぞれ穿設されており、締め付けボルト（１５）を、ボルト孔（１３ｂ）、貫通孔（３）、さらにボルト孔（１３ａ）を挿通して、梁部材（２）の幅方向に配設し、一方のボルト孔（１３ａ）から突出した突出部分に締め付けナット（１６）を螺着することによって、梁部材（２）及び補強板（４ａ）（４ｂ）を間に挟んで、挟持板（１０ａ）（１０ｂ）が互いに対向する向きに締め付けることができるようになっている。
【００２４】
次に、上記の補強装置（１）を用いて、貫通孔（３）を有する梁部材（２）の補強を行う工程について、図１〜図２に基づき説明する。
まず、梁部材（２）の貫通孔（３）周囲、及び補強板（４ａ）（４ｂ）の裏面にそれぞれ接着剤（６）を適量塗布し、貫通孔（３）と開孔（５ａ）（５ｂ）との位置を合わせて、補強板（４ａ）（４ｂ）を梁部材（２）に接着する。本実施例では、イソシアネート系接着剤を用いている。
次いで、補強板（４ａ）（４ｂ）の被接着面とは反対面に挟持板（１０ａ）（１０ｂ）をあてがい、締め付けボルト（１５）を挿通するとともに、締め付けナット（１６）を螺着して、梁部材（２）と補強板（４ａ）（４ｂ）とを挟み込み、所定の圧力の下に締め付ける。このとき、締め付けボルト（１５）が、貫通孔（３）の軸芯に略一致する位置に配設されるようにすれば、補強板（４ａ）（４ｂ）に偏り無く均等な圧力を加えることができ好ましい。
そして、接着剤（６）が硬化した後に、締め付けボルト（１５）、締め付けナット（１６）、及び挟持板（１０ａ）（１０ｂ）を取り外せば、補強板（４ａ）（４ｂ）が、梁部材（２）の貫通孔（３）周囲に強固に圧着固定された状態を得ることができる。
【００２５】
締め付けボルト（１５）と締め付けナット（１６）との締め付けにより、内方に向かう軸力が発生することとなるが、この軸力が挟持板（１０ａ）（１０ｂ）を介して、補強板（４ａ）（４ｂ）に伝達され、補強板（４ａ）（４ｂ）には、その被接着面が梁部材（２）側面に押し付けられる向きの圧力が生じることとなる。そして、この圧力が、補強板（４ａ）（４ｂ）と梁部材（２）との間に介在する接着剤（６）の接着強度を発現させるために必要となる所定の圧力であれば、この圧力の下に接着剤（６）が硬化することにより、補強板（４ａ）（４ｂ）が梁部材（２）に強固に固着されることとなるものである。
そのため、挟持板（１０ａ）（１０ｂ）は、締め付けボルト（１５）と締め付けナット（１６）による軸力を、補強板（４ａ）（４ｂ）に満遍なく伝達できる程度の剛性を備えたものであることが好ましい。
【００２６】
上記補強板（４ａ）（４ｂ）に生じるべき所定の圧力は、接着剤（６）の種類等によって異なるものではあるが、本発明では、この所定の圧力を、締め付けボルト（１５）、及び締め付けナット（１６）を所定の締め付けトルクで締め付けることによって、確保するようにしたものである。
このことを、表１を参照して説明する。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
表１は、締め付けトルクと軸力との対応関係の一例を表わしたものである。例えば、３６０ｍｍ×２３０ｍｍの大きさの補強板をイソシアネート系接着剤で圧着する場合、イソシアネート系接着剤では約０．７〜１．０（Ｎ／ｍｍ2）の圧力が必要とされることから、５０〜８０（ｋＮ）の軸力が必要となる。従って、締め付けボルトとして上記表中のＭ２０のものを用いる場合、この軸力を発生させるための目標締め付けトルクは約２６００（ｋｇｆ・ｃｍ）であることが確認できる。
このようにして、使用する接着剤（６）に応じて必要となる所定の圧力から、軸力及び適正な締め付けトルクを設定し、設定した締め付けトルクに従って、締め付けボルト（１５）、及び締め付けナット（１６）を締め付けて、所定の軸力を導入するようにしたものである。  
【００２９】
なお、本実施例に係る補強装置（１）を用いた補強方法の効果を裏付ける実験結果を、表２に示す。表２は、本実施例の梁部材（２）と同様の断面をなし（梁せい３３０ｍｍ、梁幅１２０ｍｍ）、スパン中央部に貫通孔（直径１３０ｍｍ）を穿孔された試験片（スパン長４０００ｍｍ）を用いて、貫通孔補強を行わない場合と、上記の補強装置（１）を用いて貫通孔補強を行った場合とについて、曲げ及びせん断の最大耐力をそれぞれ測定した結果を示すものである。これから明らかなように、補強装置（１）を用いて貫通孔補強を行うことで、無孔梁の設計耐力と同等以上の耐力を持たせることが可能となる。
【００３０】
【表２】
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【００３１】
以上、本実施例によれば、締め付けボルト（１５）、及び締め付けナット（１６）を所定の締め付けトルクに従って締め付けるだけで、接着剤（６）の強度発現に必要な圧締状態を容易につくりだすことができ、補強板（４ａ）（４ｂ）を強固に固着させて梁部材（２）と一体化させることができるため、きわめて簡便であり、且つ補強効果が高い。そして、施工性、コスト、品質管理等の様々な面において多大な効果を奏するものである。
【実施例２】
【００３２】
第２の実施例について、図３〜図６（ａ）（ｂ）を参照して説明する。本実施例は、本発明による補強方法を実現する補強装置の他の実施形態を示すものである。
図３〜図６（ａ）は各実施形態を示す斜視図、図６（ｂ）は図６（ａ）における挟持板の側面図である。
【００３３】
図３に示す補強装置（２０）は、締め付けボルト（２２）、及び締め付けナット（２３）を、挟持板（２１）の四隅に配設したものである。締め付けボルト（２２）は、梁部材（２）の上下を通って、配設されている。これにより、補強板（４ａ）の周縁部にまで所定の圧力を漏れなく及ぼすことが可能となる。但し、四箇所の締め付けボルト（２２）、及び締め付けナット（２３）をバランスよく締める必要があることに留意する。
なお、挟持板（２１）の中心部近傍に、実施例１と同様にして、締め付けボルト（１５）、締め付けナット（１６）を配設し、四隅の締め付けボルト（２２）、締め付けナット（２３）を補助的に用いることとしてもよい。
【００３４】
図４に示す補強装置（２５）は、挟持板（２６）の四辺に補強リブ（２７）（２８）（２９）（３０）を形成したものである。これにより、挟持板（２６）の板厚がごく薄い場合でも、補強板全体に十分に所定の圧力を伝えることが可能となる。
【００３５】
図５に示す補強装置（３１）は、締め付けボルト（１５）が挿通される挟持板（３２）のボルト孔（３４）を中心として、補強リブ（３３）が放射状に設けられたものである。このような形態であれば、図４のものよりも、さらに効率よく容易に、しかも均等に所定の圧力を伝達することが可能となる。
【００３６】
図６（ａ）（ｂ）に示す補強装置（３５）は、挟持板（３６）の裏面に、ガイド片（３７）が垂設されたものである。挟持板（３６）の表面上下辺には補強リブ（３８）（３９）が屈曲形成されている。
このようなガイド片（３７）を設けておけば、締め付けボルト（１５）、締め付けナット（１６）の締め付け時に、挟持板（３６）に回転力が生じても、ガイド片（３７）が梁部材（２）の下面に当接して挟持板（３６）の移動を阻止するため、補強板（４ａ）がずれるおそれが無く、施工性が非常に向上するとともに、品質管理を行い易い。
なお、ガイド片（３７）を上方に設け、梁部材（２）の上面に当接して挟持板（３６）の移動を阻止するようにしてもよい。
【００３７】
上記した実施形態によっても、本発明の効果を得ることができる。このように、本発明は、前実施例の実施形態に限らず、その主旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えた態様で実施することが可能なものである。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、補強効果が高く、しかも簡易に、且つ確実に補強を行うことが可能な、有孔木材の補強方法を提供するものであり、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】補強工程を示す斜視図である。
【図２】補強工程を示す側面断面図である。
【図３】他の実施形態を示す斜視図である。
【図４】他の実施形態を示す斜視図である。
【図５】他の実施形態を示す斜視図である。
【図６】（ａ）他の実施形態を示す斜視図である。（ｂ）（ａ）における挟持板の側面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  補強装置
２  梁部材
３  貫通孔
４ａ、４ｂ  補強板
５ａ、５ｂ  開孔
６  接着剤
１０ａ、１０ｂ  挟持板
１３ａ、１３ｂ  ボルト孔
１５  締め付けボルト
１６  締め付けナット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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