(57)【要約】      （修正有）【課題】使用時においては強度と靭性を両立させ、かつ、解体時においては解体を容易に行うことができる木製枠体を提供する。【解決手段】複数の角材間を複数の脚材によって接合してなる最大積載荷重１ｔ以上の木製枠体であって、角材および脚材を構成する木材の比重が０．４ｇ／ｃｍ３以上、角材断面のアスペクト比（縦：横）が０．３以上、角材断面の短辺長さが４５ｍｍ以上、脚材断面のアスペクト比が０．３以上、脚材短辺長さが４５ｍｍ以上、接合に用いるファスナーの直径が３〜６ｍｍ、ファスナーの本数が２〜８本、ファスナーの長さが３９〜１２５ｍｍ以下で、角材と脚材の継手部に角度を伴う変形を与えた時の靭性度が式（１）の条件を満たす。  μ‐７Ｍ‐１．０２≧０    …（１）μ：靭性度、Ｍ：剪断余裕率【選択図】図１
0003203892.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
複数の角材間を複数の脚材によって接合してなる最大積載荷重１ｔ以上の木製枠体であって、前記角材および脚材を構成する木材の比重が０．４ｇ／ｃｍ３以上、前記角材断面のアスペクト比（縦：横）が０．３以上、前記角材断面の短辺長さが４５ｍｍ以上、前記脚材断面のアスペクト比が０．３以上、前記脚材短辺長さが４５ｍｍ以上、接合に用いるファスナーの直径が３〜６ｍｍ、前記ファスナーの本数が２〜８本、前記ファスナーの長さが３９〜１２５ｍｍ以下で、角材と脚材の継手部に角度を伴う変形を与えた時の靭性度が式（１）の条件を満たすことを特徴とする木製枠体。
μ‐７Ｍ‐１．０２≧０    …（１）  
μ：靭性度、μ＝〔ρ（ｗ１・ｈ１＋・ｗ２・ｈ２）・（ａ・β‐θ）Ｎ 〕‐α
Ｍ：剪断余裕率、Ｍ＝（τ／Ｐ・Ｌ ）・Ｎ
θ：枠体の使用限界時部材角
ｗ１：角材断面短辺長さ
ｈ１：角材断面長辺長さ
ｗ２：脚材断面短辺長さ
ｈ２：脚材断面長辺長さ
Ｐ：ファスナーの引き抜き強度（ｋＮ）
τ：継ぎ手部の剪断強度（ｋＮ）
Ｎ：ファスナーの本数
ρ：角材および脚材の比重（ｇ／ｃｍ３）
α：変形指数、α＝０．０１〜０．３（実際の変形試験結果より得られた値）
β：仕口係数、β＝１．０〜５．０（継ぎ手面および形状により決定する値）
ａ：変形係数、αと同値
【請求項２】
前記木材が単板積層材であることを特徴とする請求項１に記載の木製枠体。
【請求項３】
前記ファスナーが釘、ねじ、またはねじ釘であることを特徴とする請求項１に記載の木製枠体。
【請求項４】
前記木製枠体は、スキッドであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の木製枠体。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、重量物の緩衝材や梱包材等として用いられるスキッド等の木製枠体に係り、特に、使用時においては接合部の強度と靭性を向上させ、解体時においては枠体の解体を容易に行うことを可能にする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の木製スキッド等の枠体は、接合部の強度と靭性の両方を備えることは難しかった。スキッドの接合部の強度を確保する為に、太物サイズの釘やスクリューネジを用いたり、本数を増やしたりすることが多く、接合に要する釘やネジの強度が増した分、靭性の低下による破壊が兼ねてより問題視されていた。
【０００３】
考案者らは、破壊のメカニズムと現状の問題点を実験により明らかにした。具体的には、外部から力を受けて釘が曲がるよりも先に木質内部に接する釘が楔のようにめり込み損傷を受け、内部から板割れを発生することによってスキッドの自体の靭性を低下させていた。接合部の靭性低下の程度は木質繊維の損傷の度合いにもより、打ち込み釘を使用し緊結する場合は、木質繊維の損傷による剪断耐力低下が顕著に見られる。
【０００４】
このようなスキッドの靭性低下の解決策として釘径を小径にすることが考えられるが、木質部材と釘との摩擦抵抗が減少し緊結力が低下する為、釘の本数を増やさなければならなく、規格に定められた釘間隔を満たすことができなくなってしまう。
【０００５】
また、近年、良質な無垢材の供給が不足し入手が困難になってきており、木材価格も高騰しており、必要時に必要な数量を確保する為には、これまで以上のコストの増加が懸念される。使用を終え廃棄する際に従来から使用しているスキッドでは、バールや大ハンマー等を使い、作業員２〜３人がかりで解体していたが、解体時の木片の飛散、騒音、怪我等が問題になっている。
【０００６】
従来のスキッドとしては特許文献１にあるような運搬用スキッド等があり、耐久性や取り扱い性の確保に注力しているが、本願のような接合部の靭性に着目した発明ではない。
【０００７】
また、特許文献２には、搬送後、建築用部材に流用できるパレットの発明であるが、本願のような解体の容易性に着目したものではない。
【０００８】
特許文献３は、梱包解体作業を容易かつ安全にし、異種材料部分の分別解体を容易化し、強度を高めた梱包箱の発明であるが、金具を設けることで分解可能にしたもので、木部の解体容易さを追求した本願とは本質的に異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−２７４９２１号公報
【特許文献２】特開２０１４−１４１２５９号公報
【特許文献３】特開平７−８９５４２号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【００１０】
このように、従来のスキッドやパレットといった木製枠体では、使用時においては強度と靭性を両立させ、かつ、解体時においては解体を容易に行うことができるものは知られていない。本考案は、これらの特性を両立させた木製枠体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】
【００１１】
本考案は、上記状況に鑑みてなされたものであり、課題を解決する為の手段を説明すると、請求項１に係る木製枠体は、複数の角材間を複数の脚材によって接合してなる最大積載荷重１ｔ以上の木製枠体であって、角材および脚材を構成する木材の比重が０．４ｇ／ｃｍ３以上、角材断面のアスペクト比（縦：横）が０．３以上、角材断面の短辺長さが４５ｍｍ以上、脚材断面のアスペクト比が０．３以上、脚材短辺長さが４５ｍｍ以上、接合に用いるファスナーの直径が３〜６ｍｍ、ファスナーの本数が２〜８本、ファスナーの長さが３９〜１２５ｍｍ以下で、角材と脚材の継手部に角度を伴う変形を与えた時の靭性度が式（１）の条件を満たすことを特徴とする木製枠体である。
μ−７Ｍ−１．０２≧０    …（１）  
μ：靭性度、μ＝〔ρ（ｗ１・ｈ１＋・ｗ２・ｈ２）・（ａ・β‐θ）Ｎ 〕‐α
Ｍ：剪断余裕率、Ｍ＝（τ／Ｐ・Ｌ ）・Ｎ
θ：枠体の使用限界時部材角
ｗ１：角材断面短辺長さ
ｈ１：角材断面長辺長さ
ｗ２：脚材断面短辺長さ
ｈ２：脚材断面長辺長さ
Ｐ：ファスナーの引き抜き強度（ｋＮ）
τ：継ぎ手部の剪断強度（ｋＮ）
Ｎ：ファスナーの本数
ρ：角材および脚材の比重（ｇ／ｃｍ３）
α：変形指数、α＝０．０１〜０．３（実際の変形試験結果より得られた値）
β：仕口係数、β＝１．０〜５．０（継ぎ手面および形状により決定する値）
ａ：変形係数、αと同値
【００１２】
請求項２に係る木製枠体は、請求項１に記載の木製枠体において、単板積層材を用いることを好ましい態様とする。
【００１３】
請求項３に係る木製枠体は、請求項１に記載の木製枠体において、ファスナーとして釘、ねじ、またはねじ釘を用いることを好ましい態様とする。
【００１４】
請求項４に係る木製枠体は、スキッドであることを好ましい態様とする。
【考案の効果】
【００１５】
請求項１に係る考案によれば、木製枠体の接合部を高強度・高靭性を兼ね備えたものとして構成することができる。また、請求項２に係る考案によれば、従来材よりも安価な木製枠体を提供することができる。さらに、請求項３に係る考案によれば、使用を終え廃棄する際に木製枠体の解体を容易にすることができ、特に、例えば図２に示すようなねじ釘を用いることで、インパクトドライバーのみで直線部材のみにでき、破片を飛散させることない安全な解体と分別作業を容易にすることができる。本考案の木製枠体は、スキッドとして好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】接合部の靭性度と剪断余裕率の関係を示すグラフである。
【図２】本考案の木製枠体の一例である木製スキッドを示す図である。
【図３】本考案の木製枠体のファスナーの一例であるねじ釘の図である。
【図４】本考案における引抜耐力試験を示す模式図である。
【図５】本考案における剪断耐力試験を示す模式図である。
【図６】本考案における木製枠体継ぎ手部の変形試験を示す模式図である。
【図７】本考案における変形試験における荷重の変化を示すグラフである。
【図８】ファスナーの打ち込み方向による係数を示す模式断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１７】
以下、本考案の木製枠体およびその構成要素について詳細に説明する。
木材：
スキッドに使用する角材と脚材の樹種は、試験では唐松と南洋材単板積層材（Ｌａｍｉｎａｔｅｄ  Ｖｅｎｅｅｒ  Ｌｕｍｂｅｒ、以下ＬＶＬと略称する）を用いたが、基準の比重及び引抜耐力、剪断耐力を満たしていれば、他のものを用いても良い。
【００１８】
ファスナー本数Ｎ：
釘等のファスナーは少なすぎると強度が保てなく、多すぎてもスキッド等の枠体を構成する木材を破壊し割れを生じる。ファスナーの本数は、好ましくは一箇所あたり２〜８本である。ファスナーの打ち込み時の割れ等に対する強度が賄えれば、増やしても良く、その他の接合金具を併用しても良い。
【００１９】
尚、図８に示すように、通常のスキッドの接合部は重ね継ぎ手状になっており、ファスナーは平打ちとし、打ち込み本数を１．０倍する。また、枠組壁工法等に用いるＴ字型継手等で、ファスナーを斜め打ちする際には本数を０．８３倍し、木口打ちとなる場合は０．６７倍とする。また、帯金物やかど金物等のＣマーク表示金物を用いる際は、当該金物の短期許容耐力から、ファスナー本数に換算することができる。その他の金物においては強度試験を経て係数を決定すれば良い。
【００２０】
ファスナーの引抜耐力Ｐ（ｋＮ）：
引抜試験に使用する試験体としては、図４に示すような１本の木材５にねじ釘等のファスナー３を１本打ち込み、ＪＩＳ２１０１に準拠した試験体とした。木材５の両端部を台座４に係合させるとともに突出したファスナー３の頭部をチャック６によりチャッキングし引張荷重をかけて、引抜試験を行い、引抜耐力Ｐを求めた。
【００２１】
ファスナーの種類によって、引抜耐力は異なり、各種規格に準拠した強度試験により基準値を把握していれば良く、例えば、比重０．４ｇ／ｃｍ３の南洋材ＬＶＬを用いた場合では、長さ７５ｍｍで比較すると釘：２．７５ｋＮ、ねじ釘：３．５４ｋＮ、スクリューネジ：１．０９ｋＮになる。本考案の部材サイズからすると２．５ｋＮ以上（基準強度）のファスナーを用いることが好ましい。
【００２２】
継ぎ手部の剪断耐力τ（ｋＮ）：
剪断試験に使用する試験体としては、図５に示すような３本の木材を用い、中央の木材７に対して両方の端材８からねじ釘等のファスナー３を２本打ち込み、ＪＩＳ２１０１に準拠した試験体とした。突出した中央の部材の上端に圧縮荷重をかけて、剪断試験を行い、剪断耐力τを求めた。
【００２３】
ファスナーの種類および仕口によって、剪断耐力は異なり、各種規格に準拠した強度試験により基準値を把握していれば良く、例えば、比重０．４ｇ／ｃｍ３の南洋材ＬＶＬを用い、ホゾ無し重ね継ぎ手を用いた場合では、長さ７５ｍｍで比較すると釘：２．１９ｋＮ、ねじ釘：２．７９ｋＮ、スクリューネジ：０．８９９ｋＮになる。本考案の部材サイズからすると２．１ｋＮ以上（基準強度）のファスナーを使用するのが合理的である。
【００２４】
木材の比重ρ：
木材の比重は、樹種によって異なり、唐松：０.５５ｇ／ｃｍ３、南洋材ＬＶＬ：０．４０ｇ／ｃｍ３である。本考案の要求特性からすると０.４０ｇ／ｃｍ３以上の樹種の選定が好適である。
【００２５】
式（１）：
靭性度とせん断余裕率から構成され、本考案の接合部が必要な靭性を備えているかどうか判定する為の式である。
μ−７Ｍ−１．０２≧０    …（１）
【００２６】
靭性度μ：
体積重量と変形指数、枠体の使用限界時部材角θからなる靭性度は、積載した木製スキッド等の枠体の接合部が外力によって変形を受けても積載物に対する強度を保ち、脆性的な破壊を起こしにくい柔軟な性質を接合部に付与する為の指標である。図６は、使用限界時部材角θを求めるための木製枠体継ぎ手部の変形試験を示す模式図である。角材１と脚材２をファスナーによって固定し、脚材２の他方の端部に引張荷重を与える。逐次変位角を１°とし、角度ごとの荷重を示すのが図７のグラフである。
【００２７】
下記式中のａ・β‐θは粘性歪の差分を示しており、この値が大きい程延性が高い。使用限界時部材角θから図７に終局限界で示した破壊限界角度θＢまでの角度の差と図６に示す変形試験によって得られたθ、ａ、β、θＢから求められる。尚、αは図７に示した荷重−変形角曲線の弾性挙動を示す限界点の変形角で、βは変形試験から得られる終局限界で示した破壊限界角度をα×βとした時のθＢ／αにより求められる。表２に変形試験によって得られたαおよびβの値を示す。
μ：靭性度、μ＝〔ρ（ｗ１・ｈ１＋・ｗ２・ｈ２）・（ａ・β‐θ）Ｎ 〕‐α
θ：枠体の使用限界時部材角
ｗ１：角材断面短辺長さ
ｈ１：角材断面長辺長さ
ｗ２：脚材断面短辺長さ
ｈ２：脚材断面長辺長さ
Ｐ：ファスナーの引き抜き強度（ｋＮ）
τ：継ぎ手部の剪断強度（ｋＮ）
Ｎ：ファスナーの本数
ρ：角材および脚材の比重（ｇ／ｃｍ３）
α：変形指数、α＝０．０１〜０．３（実際の変形試験結果より得られた値）
β：仕口係数、β＝１．０〜５．０（継ぎ手面および形状により決定する値）
ａ：変形係数、αと同値
【００２８】
せん断余裕率Ｍ：
部材の曲げ耐力とせん断耐力の比率であり、どれだけ塑性変形できるか、すなわち破壊の有無を判断する為の余裕率を示す指標である。
Ｍ：剪断余裕率、Ｍ＝（τ／Ｐ・Ｌ ）・Ｎ
【００２９】
図１は、接合部の靭性を評価した結果で、横軸はせん断余裕率で縦軸は靭性度を示す。せん断余裕率との関係式（１）のμ−７Ｍ−１．０２≧０は、  靭性度μが直線７Ｍ＋１．０２より大きければ、その接合部は必要な靭性を持ち合わせていることになる。
【実施例】
【００３０】
具体的な実施例によって本考案をより詳細に説明する。
図２に示す寸法のスキッドの接合部の強度と靭性を確保する為に、図６および７で説明した継ぎ手強度試験を行った。試験では、表１に示すとおり種々の角材、脚材、ファスナーを使用した。その結果を表１に示す。なお、スキッドの接合部は重ね継ぎ手とし、接合面にはホゾおよびホゾ穴等の強度補強する加工を施していない。
【００３１】
試験番号７および１２は、接合面積に対する打ち込んだファスナーの断面積の比Ａが基準値０．０１３よりも大きく木質繊維が損傷した為、靭性を低下させ変形初期で割れが発生した。試験番号８および９は小径（３ｍｍ、３．３ｍｍ）の釘を用いて靭性向上を狙ったが、木質部材と釘との摩擦抵抗が減少し緊結力が低下する為、引抜耐力およびと剪断耐力が基準に満たなく強度不足でスキッドとして不可である。尚、上記の接合面積に対する打ち込んだファスナーの断面積の比Ａは、各接合面に対してファスナーの本数が適当かどうか確認する為の値である。
【００３２】
試験番号１４および１７は、接合面積に対する打ち込んだファスナーの断面積の比Ａが基準値の０．０１３よりも大きい為、打込時に微小な割れが生じ変形開始後、一気に脆性的な破壊を示した。
【００３３】
一方、本考案の範囲を満たす試験番号３、４、１０、１３〜１５、１８〜２１は、スキッド接合部の強度と靭性を両立させることが分かった。
【００３４】
【表１】
0003203892.tif 000003
【００３５】
【表２】
0003203892.tif 000004
【符号の説明】
【００３６】
１：角材
２：脚材
３：ファスナー
４：台座
５：木材
６：チャック
７：木材
８：木材
【図１】
0003203892.tif 000005
【図２】
0003203892.tif 000006
【図３】
0003203892.tif 000007
【図４】
0003203892.tif 000008
【図５】
0003203892.tif 000009
【図６】
0003203892.tif 000010
【図７】
0003203892.tif 000011
【図８】
0003203892.tif 000012