(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピン穴が開いたガセットプレートおよびそれを挟み込みピン穴の開いたピンブロックおよび両者をつなぐピンおよび、ピンブロックにねじ接合されたテンション材から構成されるテンション構造体の定着接合部において、
前記ピンブロックは、円錐台形の底部に球体の一部を組み合わせて構成された回転体を前記ガセットプレートに平行なる面で削ぎ落とした外形を有し、前記球体の一部が前記テンション材と反対側の頂部となるように配置され、かつピン穴の中心がこの頂部球体中心よりも前記テンション材側に偏心していることを特徴とするピンブロックを用いたテンション構造体の定着接合部構造。
【請求項２】
前記ピンブロックにおいて、ピン穴の半径を前記頂部球体半径の３３％以上６７％以下とし、かつ前記ピン穴の偏心量をピン穴半径の２０％以上１００％以下としたことを特徴とする請求項１記載のテンション構造体の定着接合部構造。
【請求項３】
前記ガセットプレートにおいて、外形が円弧をなし、かつそのピン穴中心は外周円弧の中心に対し、前記ピンブロックと反対側に偏心させていることを特徴とする請求項１または２記載のテンション構造体の定着接合部構造。
【請求項４】
前記ガセットプレートにおいて、そのピン穴の半径を外周円弧半径の３３％以上６７％以下とし、かつ前記ピン穴の偏心量を前記ピン穴半径の２０％以上１００％以下としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のテンション構造体の定着接合部構造。
【請求項５】
前記ガセットプレートにおいて、そのピン穴をテンション材方向に長穴としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のテンション構造体の定着接合部構造。
【請求項６】
前記ピンブロックおよびガセットプレートにおいて、許容耐力をＰａ、ピン穴中心を通り頂部に対し４５°の角度でピンブロックまたはガセットプレートを切断したときの切断面積の和をＡ４５、ピンブロック構成材またはガセットプレートの降伏応力度または許容応力度をσｙとしたとき、許容耐力Ｐａが下式数式（１）で与えられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のテンション構造体の定着接合部構造。
0003849090.tif 000003
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は土木・建築構造物等のテンション構造体において、テンション材（露出引張材）として使用されるケーブル、ワイヤー、鋼棒等の定着接合部構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の土木・建築構造物（立体トラス梁など）では、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に各種形態を示すように、壁面１３や屋根面１３ａが圧縮材１２で支持されたテンション構造体として構築される。このようなテンション構造体では、圧縮材１２の間にテンション材（露出引張材）１が張設されるもので、テンション材１としてはワイヤー・鋼棒などが一般的に使用されている。
【０００３】
従来例における、テンション材１の圧縮材１２への定着方法としては、図１２〜図１４（特許第２５７８０５２号）に示されている様な構造が使用されている。図１２は定着接合部立面を示すものであって、図１３はその平面図、図１４は図１２のB−B断面図である。各図に示されるように、圧縮材１２の定着接合部１２ａに固定されたガセットプレート３および、これを挟み込むように構成されたピンブロック２の双方をピン４で接合し、前記ピンブロック２にテンション材１を螺合（ねじ接合１４）することで、定着接合部が構成されている。
【０００４】
前記の定着接合部において、ピンブロック２およびガセットプレート３は所定厚の板状の鋼材より切り出し、それぞれの頂部外形２ａ、３ａは、各ピン穴２０、２１と同一中心を持つ円弧部として形成され、接合部がピン４を支軸として回動できるようにすることが一般的である。
【０００５】
また、前記の定着接合部は一定の許容耐力を有するように構成されるものである。このため、前記ピンブロック２またはガセットプレート３の許容耐力の算定においては、リベット接合等の設計式を引用し、第８図に示す寸法に対し一般的に以下の評価式が用いられている。（「建築知識」、１９９４．１、ｐ１４３−１４４）
Ｐa＝min（Ａs ｘ σy ，Ａq ｘ σy ／√3  ）        （２）
ここに、Ｐa：許容耐力、Ａs：ピン穴中心を通り、テンション材と直角方向にピンブロックまたは、ガセットプレートを切断したときの切断面積の和、Ａq：ピン端部を通り、テンション材と平行方向にピンブロックまたは、ガセットプレートを切断したときの切断面積の和、σy：ピンブロック構成材または、ガセットプレートの降伏応力度または許容応力度である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
テンション材（露出引張材）１は、定着接合部を起点として２方向〜４方向等、複数方向に張られるのが通常であり、このため定着接合部には、ピンブロック２とガセットプレート３の複数の組が集中することになり、ともすれば定着接合部は大きくなりがちであるが、このことによって偏心が生じ、接合部には付加応力が発生するため、ますます接合部の設計が困難となることが多い。したがって、定着接合部は、定着されるテンション材の外径や設計外力に対し、ピンブロックの幅を最小限に留めることが、効率的でかつ意匠性に優れた接合部の設計を行うために極めて重要となる。
【０００７】
例えば、図１２〜図１４に示すような従来のピンブロック形状を使用した場合、例えば、図６（ｂ）に示すように、４つのガセットプレート３を断面十字型に組合せて構成され、各ガセットプレート３にピン４によりピンブロック２が接合されて、中心部を取囲むように設けられており、このようにテンション材１の定着接合部が限られた場所に集中して配置されている場合には、ピンブロック２同士の角（かど）７が互い干渉してしまい、これを避けるために偏心が生じるなどして接合部の最小スペースでの設計が困難になることが多い。
【０００８】
ピンブロック２の幅を小さくするためには、当該ピンブロック２を構成する鋼材の強度を上げることが効果的であるが、製作上鋼材強度には限度があり、同じ鋼材強度に対し、ピンブロック幅を最小にできる形状が特に必要である。
【０００９】
また慣例式（２）は、端部が直線状のガセットプレートにおけるリベット接合の設計式であり、ピンブロックの設計に流用した場合、実際の降伏耐力より高目の値を示すため設計が危険側となる恐れがある。
【００１０】
本発明は、前記従来の欠点を改良するために提案したもので、その目的は、ピンブロックおよびピンを用いたテンション材の定着接合部に対し、与えられたテンション材（露出引張材）、設計外力、鋼材強度に対し、最小幅のピンブロックおよびガセットプレートを用いた定着接合部構造を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、提供された最小幅のピンブロックおよびガセットプレートの適切な許容耐力評価式を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するためになされたものであり、下記のように構成される。
第１の発明は、ピン穴が開いたガセットプレートおよびそれを挟み込みピン穴の開いたピンブロックおよび両者をつなぐピンおよび、ピンブロックにねじ接合されたテンション材から構成されるテンション構造体の定着接合部において、前記ピンブロックは、円錐台形の底部に球体の一部を組み合わせて構成された回転体を前記ガセットプレートに平行なる面で削ぎ落とした外形を有し、前記球体の一部が前記テンション材と反対側の頂部となるように配置され、かつピン穴の中心がこの頂部球体中心よりも前記テンション材側に偏心していることを特徴とする。
【００１２】
第２の発明は、第１発明のピンブロックにおいて、前記ピン穴の半径を頂部球体半径の３３％以上６７％以下とし、かつ、前記ピン穴の偏心量をピン穴半径の２０％以上１００％以下としたことを特徴とする。
【００１３】
第３の発明は、第１または第２発明のガセットプレートにおいて、外形が円弧をなし、かつそのピン穴中心は外周円弧の中心に対し、前記ピンブロックと反対側に偏心させていることを特徴とする。
【００１４】
第４の発明は、第１〜第３発明の何れかのガセットプレートにおいて、そのピン穴の半径を外周円弧半径の３３％以上６７％以下とし、かつ前記ピン穴の偏心量を前記ピン穴半径の２０％以上１００％以下としたことを特徴とする。第５の発明は、第１〜第４発明の何れかのガセットプレートにおいて、そのピン穴をテンション材方向に長穴としたことを特徴とする。
【００１５】
第６の発明は、第１〜第５発明の何れかのピンブロックおよびガセットプレートにおいて、許容耐力をＰａ、ピン穴中心を通り頂部に対し４５°の角度でピンブロックまたはガセットプレートを切断したときの切断面積の和をＡ４５、ピンブロック構成材またはガセットプレートの降伏応力度または許容応力度をσｙとしたとき、許容耐力Ｐａが下式数式（１）で与えられることを特徴とする。
0003849090.tif 000002
【００１６】
【作用】
ピンブロックを球体および円筒形または円錐台、またはこれらの組み合わせよりなる回転体で構成することにより、当該ピンブロックを、同じ断面積に対し密に配置した場合の干渉が起こりにくくなり、かつ、ピン穴中心をテンション材方向に偏心させることにより耐力が向上し、ピンブロックのサイズをさらに小さくすることができる。
【００１７】
前記ピンブロックにおいて、同じ外形サイズに対し、ピン穴の半径を頂部球体半径の３３％以上６７％以下とし、かつピン穴の偏心量をピン穴半径の２０％以上１００％以下とした時に最も耐力が向上するため、同じ設計外力に対しては最もピンブロックの幅を小さくすることができる。
【００１８】
同様に、外周が円弧状のガセットプレートに対しても、ピン穴中心を外周円弧の中心に対しピンブロックと反対側に偏心させることにより耐力が向上し、ガセットプレートをより小さく設計することができる。
【００１９】
また前記ガセットプレートにおいても、同じ外形サイズに対し、ピン穴の半径を外形円弧半径の３３％以上６７％以下とし、かつピン穴の偏心量をピン穴半径の２０％以上１００％以下とした時に最も耐力が向上するため、同じ設計外力に対しては最もガセットプレートの幅を小さくすることができる。
【００２０】
また、従来の定着接合部においてはガセットプレートのピン穴をテンション材方向に長穴とすることにより、組立時の長さ調整や初期張力の導入を容易にする処置が行われているが、本発明においても、ガセットプレートのピン穴をテンション材と平行にピンブロックと反対側に長穴とすることによって、同様の効果を期待することができる。
【００２１】
前記のピン穴の偏心を伴うピンブロックおよび、ガセットプレートの弾性限度耐力は、（１）式で適切に評価でき、危険側の値を示す（２）式より設計上有効である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態を図示の例によって詳細に説明する。
図１〜図５は、この発明の請求項１〜講求項５に係わる第１実施形態に関するテンション材（露出引張材）１の端部の定着接合部構造を示すもので、図１は立面図、図２はその平面図である。また、図３は図１のＡ−Ａ断面図であり、図５は球体５および円錐台６より削り出されるピンブロックの製造過程を示すものである。
【００２３】
前記各図において、テンション材１の定着接合部は、ピン穴７が開いたガセットプレート３および、そのガセットプレート３を挟み込み、ピン穴１７の開いたピンブロック２ならびに、両者を繋ぐ（つなぐ）ピン４およびピンブロック２にねじ接合１４で固着されたテンション材１から構成される。特に、本発明において、ピンブロック２におけるテンション材１と反対側の頂部外形２ａは球体の一部より構成され、テンション材１側の基部外形２ｂは、円筒または円錐台の一部より構成される回転体をガセットプレート３に平行なる面で削ぎ落とした外形を持ち、かつピン穴中心Oは頂部球体中心O1よりテンション材１側に偏心（寸法ｅ）している。
【００２４】
また、図４（ａ）は前記定着接合部構造におけるガセットプレート３の形状を示したものであり、ピン穴中心O2が外形円弧中心O3に対し、テンション材１と反対方向に偏心（寸法ｅ）している。図４（ｂ）は、偏心したピン穴をさらに長穴７ａとしたもので、偏心による効率はそのままに、初期張力導入や長さ調整に伴うピンブロック２の移動が可能となっている。
【００２５】
図６（ａ）、（ｂ）は、４つのガセットプレート３が断面十字型に組み合わせて構成されており、各ガセットプレート３の各々にピン４によりピンブロック２を接合して、定着接合部が密に配置された事例の断面図を示し、図（ａ）が本発明の請求項１〜４記載に対応するピンブロック２およびガセットプレート３を用いた定着接合部を示し、同図（ｂ）が従来のピンブロック２およびガセットプレート３を用いた定着接合部を示す。
【００２６】
各図から分かるように、図６（ｂ）の従来構造においては、ピンブロック２同士が角（かど）１９において互いに干渉しあって、最小スペースでの配置が不可能であるのに対し、同図（ａ）の本発明では最小スペースでの配置でも、角の近接部１９ａに間隙が存在し、ガセットプレート３のサイズを小さくできることがわかる。
【００２７】
図７は、ピンブロック２およびガセットプレート３の弾性限耐力Ｐyを、外形半径Ｒおよび厚さｔ、および鋼材強度σyで割った耐力指標値と、ピン半径・外形半径の比ｒ／Ｒ、ピン穴偏心量・ピン半径比ｅ／ｒとの関係を表したもので、これらは種々の実験および解析より得られたものである。図７をみると、ピン半径・外形・半径の比ｒ／Ｒが０．３３以上０．６７以下、ピン穴偏心量・ピン半径比ｅ／ｒが０．２０以上１．０以下のときに、耐力指標値が０．８を超え、最も効率的であることがわかる。
【００２８】
これより、前記ピンブロック２において、ピン穴１７の半径ｒを頂部球体半径Ｒの３３％以上６７％以下とし、かつピン穴１７の偏心量ｅをピン穴半径ｒの２０％以上１００％以下とすることにより、最も幅の小さいピンブロック２を設計することができる。また、前記ガセットプレート３において、ピン穴７の半径ｒを頂部円弧半径Ｒの３３％以上６７％以下とし、かつピン穴７の偏心量ｅをピン穴半径ｒの２０％以上１００％以下とすることにより、最も幅の小さいガセットプレート３を設計することができる。
【００２９】
図８はピンブロック２またはガセットプレート３の設計式に使用される各断面積の定義を示す説明図であり、図９は、種々の実験および解析により求められたピンブロックおよび、ガセットプレートの荷重−変形関係をグラフで示す図である。
【００３０】
図９において縦軸が外力、横軸が変形であり、ピンブロック２またはガセットプレート３に外力を作用させた場合、当初は外力と変形が比例関係にあるが、徐々に外力が頭打ちになり、変形が過大となって終には破断に至ることを示している。
【００３１】
同図中、８が慣例式（２）により求められる許容耐力値、９が請求項６に示す評価式（１）により求められる許容耐力値である。慣例式（２）による耐力は最大耐力以下であるが、荷重−変形が比例関係にある弾性限度を超えており、同式で設計した場合ピンブロック２およびガセットプレート３の塑性化に伴い、残留変形、初期張力の喪失、疲労破壊など様々な構造的弊害を生じる危険性がある。
【００３２】
これに対し、評価式（１）は弾制限耐力をほぼ正確に評価できており、ピンブロック２およびガセットプレート３の設計に有効に使用できる。
【００３３】
なお、（１）式は、以下のように誘導できる。
まず実験・解析により求められた破壊状況により、おおよその破壊線が、図８におけるA 45の線上にあると仮定する。この線上に働く力は、
引張り応力：σ＝Ｐ／A 45／√2                     （３）
せん断力：τ＝Ｐ／A 45／√2                        (４)
次に降伏条件式σy＝√（σ2 ＋３τ2）              （５）
に、（３）、（４）式を代入すると（１）式が得られる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、テンション材の端部に固着したピンブロックを、ピンを介してガセットプレートに連結してなるテンション構造体の定着接合部において、前記ピンブロックを、球体および、球体に連続する円筒または円錐台よりなる回転体との合成体で構成することにより、同じ断面積に対し密に配置した場合のピンブロック同士の干渉が起こりにくくなり、かつピンブロックのピン穴中心をテンション材方向に偏心させることにより耐力が向上し、ピンブロックのサイズをさらに小さくすることができる。
【００３５】
前記ピンブロックにおいて、同じ外形サイズに対し、ピン穴の半径を頂部球体半径の３３％以上６７％以下とし、かつピン穴の偏心量をピン穴半径の２０％以上１００％以下とした時に最も耐力が向上するため、同じ設計外力に対してはピンブロックの幅を最小にすることができる。
【００３６】
同様に、外周が円弧状のガセットプレートに対しても、ピン穴中心を外周円弧の中心に対し、ピンブロックと反対側に偏心させることにより耐力が向上し、ガセットプレートをより小さく設計することができる。
【００３７】
また、従来の定着接合部においてはガセットプレートのピン穴をテンション材方向に長穴とすることにより、組立時の長さ調整や初期張力の導入を容易にする処置が行われているが、本発明においても、ガセットプレートのピン穴をテンション材と平行にピンブロックと反対側に長穴とすることによって、同様の効果を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るピンおよびピンブロックを用いたテンション材（露出引張り材）の側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う横断平面図である。
【図３】図１の右端部から左方向を見た側面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、ピン穴の形状と中心が異なる２例のガセットプレートを示す断面図である。
【図５】原材料からピンブロックを切り出す一工程を示す斜視図である。
【図６】（ａ）は、本発明に係るピンブロックが密に配置された定着接合部の側面図、（ｂ）は、従来例に係るピンブロックが密に配置された定着接合部の側面図である。
【図７】定着接合部におけるピンブロックとガセットプレートの耐力指標値と、ピン径、ピン穴偏心量等の関係をグラフで示す図である。
【図８】ピンブロックまたはガセットプレートの設計式に使用される各断面積の定義を示す説明図である。
【図９】ピンブロックおよびガセットプレートの荷重一変形関係をグラフで示した図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、テンション材（露出引張材）が用いられる建築・土木構造（立体トラス梁など）における第１〜第３使用例の説明図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、同じくテンション材（露出引張材）が用いられる建築・土木構造（立体トラス梁など）における第４〜第６使用例の説明図である。
【図１２】図１１、図１２において、従来例に係るピンおよびピンブロックによるテンション材（露出引張材）の定着接合部の側面図である。
【図１３】図１２のB−B線に沿う横断平面図である。
【図１４】図１２の右端部から左方向を見た側面図である。
【符号の説明】
１  テンション材（露出引張材）
２  ピンブロック
２ａ  頂部外形
２ｂ  基部外形
３  ガセットプレート
４  ピン
５  球体
６  円錐台
７  ピン穴
８  慣例式（２）による許容耐力
９  評価式（１）による許容耐力
１２  圧縮材
１３  壁面
１３ａ  屋根面
１４  ねじ接合部
１５  円弧部
１５ａ  円弧部
１６  テンション構造体
１７  ピン穴
１８  円弧部
１９  角部
１９ａ  近接部
２０  ピン穴
２１  ピン穴
O  ピン穴中心
O1 頂部球体中心
O2 ピン穴中心
O3 外形円弧中心
【図１】
0003849090.tif 000004
【図２】
0003849090.tif 000005
【図３】
0003849090.tif 000006
【図４】
0003849090.tif 000007
【図５】
0003849090.tif 000008
【図６】
0003849090.tif 000009
【図７】
0003849090.tif 000010
【図８】
0003849090.tif 000011
【図９】
0003849090.tif 000012
【図１０】
0003849090.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
0003849090.tif 000015
【図１３】
0003849090.tif 000016
【図１４】
0003849090.tif 000017