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日本建築学会大会学術講演梗概集（中国） 2008年 9 月

携行型ねじ引抜試験機の開発及び現場試験法の検討－現場施工対応型手すり取付強度試験法の提案

手すり携行型試験機

手すり取付強度

その 1 －

ねじ引抜力

正会員○瀬戸口俊也 *1 正会員

加藤正男 *2

久保田一弘 *3 正会員

山口修由 *4

直井英雄 *6

正会員

ねじ引抜試験法

正会員
表1

健正会員

万能試験機と携行型試験機の概要

型番
計測器
サンプリング数
引抜速度
PCソフト
ロードセル
変位計

図1
表2

万能試験機
携行型試験機
インストロン｢4505｣―㈱東京測器研究所｢TDS‑302｣㈱共和電業｢EDS‑400A｣
1Hz
3Hz
2.5mm/min
50～500mm/min
Visual LOG Light
EDS400A制御ソフトウェア㈱昭和測器｢HCS‑25KN｣㈱東京測器研究所｢SDP‑100CT｣
―

万能試験機

図2

携行型試験機

試験対象とした電動ドライバー

製品
AB
C

回転数／分
50～1300
50080～500

トルク(段階)2155

ねじ込み深さ３０ｍｍ

図3

ねじ込み深さ

ロードセル

計測器
試験体

荷重方向

ロードセル

荷重方向

１．背景と目的
手すり本体の強度については、( 財 ) ベターリビングの「優良住宅部品認定基準 ｣ により、技術的な基準が設けられている。しかし、手すりの取付け方法及びその強度に関しての基準はなく、現場の職人が今までの経験を頼りに施工しているケースが多い。手すりの外れに関する事故を未然に防ぐには、既存住宅への手すり取付け工事において、下地材の有無や劣化等の可能性を考慮した上で、安全とされるような強度確認が必要である。
そこで本研究は、施工現場に持ち込める程度に小型化した試験機を新たに開発し、現場での簡易的な引抜試験法を提案することを目的とする。
２．実験概要（１）試験機
試験機は、万能試験機 ( インストロン ｢4 5 0 5｣) と今回開発した小型の引抜試験機 ( 以下、携行型試験機とする )を使用する。表 1 に概要を示し、図 1 に万能試験機、図 2に携行型試験機の写真を示す。
（２）試験体試験体は既往研究を参考に、SPF(JAS2 級、断面寸法 38 ㎜× 89 ㎜ ) の中でも比較的無欠点な健全材を使用する。平均含水率 12.5%、平均比重 0.48g / ㎝ 3 である。ねじはタッピンねじ (JIS B 1122 の鋼製十字穴付き皿タッピンねじ ) を使用し、呼び寸法は 3.0 ㎜× 40 ㎜、3.5 ㎜× 40 ㎜、4.0 ㎜× 40 ㎜の 3 種類とする。また、ねじ込み深さは図 3 に示すように 30 ㎜とした。電動ドライバーの性能は表 2 に示す。
（３）実験項目及び実験方法①携行型試験機の精度検定実験
上記に示す試験体とねじ (3.5 ㎜× 40 ㎜ ) を使用し、図4 に示す方法で万能試験機と携行型試験機で引抜力を測定する。万能試験機の試験方法は、日本建築学会の ｢ 木質構造設計基準･同解説 - 許容応力度･許容体力設計法 - ｣ を参考にする。携行型試験機は、万能試験機の引抜速度である 2.5㎜ /min に対し、50 ㎜ /min で低速回転する電動ドライバーA を使用して実験を行う。
②電動ドライバーの違いによる引抜実験
試験体にねじ込まれた 3.5 ㎜× 40 ㎜の引抜力を表 2 に示す性能の違う 3 種類の電動ドライバー ( 各々の最小回転数に設定 ) を用いて測定する。
③ねじの違いによる引抜実験
試験体にねじ込まれた太さの違う 3 種類のねじの引抜力を測定する。このとき、先穴がない試験体に各ねじをねじ込み、引抜く実験を ｢ パターン 1｣、3.0 ㎜× 40 ㎜のねじを引抜き、同じ穴で 3.5 ㎜× 40 ㎜のねじ、さらに 4.0 ㎜×

布田

*5計測器

PC変位計試験体

携行型試験機

万能試験機
図4PC

ねじ引抜試験機測定方法

40 ㎜のねじを同様に引抜く実験を ｢ パターン 2｣、3.0 ㎜×40 ㎜のねじを引抜いた穴で、ねじ径を一気に 1.0 ㎜太くした 4.0 ㎜× 40 ㎜のねじを引抜く実験を ｢ パターン 3｣ とする。
④トルクコントロールを用いた引抜実験
電動ドライバーに付属しているトルクコントロールを使用し、そのトルク値からおおよそのねじの引抜力を推測する。

Development of a portable testing tool with drawing a screw and experimental study on the testing method on the site.
-A proposal of the testing method on strength of installed handrails on the site No.1-―537―

SETOGUCHI Toshiya et al.

(N) 4000

3000

0

図5２．加藤正男･久保田一弘･矢島規雄･直井英雄
引抜荷重の計測 ｣4000(N)万能試験機と携行型試験機の引抜力の比較

4000
4000

2698

2753

3000
3000

(N) 2000
2000

2270

1000
100000

図6CB

A

電動ドライバーの引抜力の比較(A、B、C は表 2 参照 )

3500
3500

124％
124%

3000
3000

112％
112%

100%
100％100％100%

100％
100%

2500
2500

106％
106%

87.5％
85.7％
87.5%
85.7%

2000
2000

1500
(N) 1500
1000
1000
500
500

00

3.0×403.0×40 3.5×40
3.5×404.0×404.0×40パターン 1

3.0×40
3.5×40 4.0×40
4.0×403.0×40 3.5×40

4.0×403.0×403.0×40 4.0×40

パターン 2パターン 3

図 7 ねじの引抜力の比較( パターン 1、2、3 は 2-(3)- ③参照 )
4000
3500
3000荷 2500
重(N) 2000
1500｢ 住宅内に設けられる壁つき手すAve.

2002 年度日本建築学会大会梗概集1000｢ 住宅内に設けられる壁付き手すりの取付けねじ500

Max.
Min.

2005 年度日本建築学会大会梗概集

３．( 財 ) ベターリビング｢ 優良住宅部品認定基準 ( 歩行･動作補助手すり )BLS RW:2006｣

良住宅部品性能試験方法書 ( 歩行･動作補助手すり )BLT RW:2006｣

0

｢優0.5

｢ 木質構造設計基準･同解説 ｣*1 東京理科大学大学院生*2 ナカ工業㈱ 技術研究所*3 東京理科大学 補手 工修*4 独立行政法人 建築研究所 主任研究員*5 独立行政法人 建築研究所 博士（工学）*6 東京理科大学 教授 工博

0.9

1.3

1.7

2.1

2.5

2.9

3.3

3.7

4.1

4.5

｢ 優良住宅部品評価基準

トルク(N･m)( 歩行･動作補助手すり )BLE RW:2006｣
４．日本建築学会1000
2000
3000
携行型試験機(表示器)

5000
5000

最大荷重りの取付け強度に関する実験研究 その１｣

携行型・表示器
Ave. 2248
σ
308
σ/Ave. 0.140

参考文献
１．久保田一弘･加藤正男･西田和生･布田健･古瀬敏･直井英雄

万能試験機
Ave. 2237
σ
301
σ/Ave. 0.13

万
能試 2000験
機1000

最大荷重３．実験結果及び考察①携行型試験機の精度検定実験 ( 図 5)携行型試験機の引抜力の平均値は万能試験機の平均値の100.5％となっており、2 つの平均値はほぼ等しいと言える。
この結果から、携行型試験機の精度が確認でき、今後の実験は携行型試験機のみを用いて検討する。
②電動ドライバーの違いによる引抜実験 ( 図 6)
A を 50 回転 /min、B を 500 回転 /min、C を 80 回転 /minに設定し、実験を行った。その結果、A と C はほぼ同様の値を示したが、B はバラつきが大きく、平均も他の 2 つの電動ドライバーと比べて低い数値となった。この結果より、携行型試験機を用いた引抜試験においては、低速での引抜きが安定した値を示すということがわかった。
③ねじの違いによる引抜実験（図 7）パターン 1 は、ねじの太さに比例して引抜力も高くなることを示している。パターン 2 では、1 本目のねじよりも 0.5㎜ねじ径を太くすることにより引抜力は低下したが、更に0.5 ㎜太くすると 2 本目の引抜力よりもわずかではあるが増加した。パターン 3 からは、1 本目のねじよりもねじ径を一気に 1.0 ㎜太くすることにより、引抜力が増加することがわかる。以上の結果から、同じ穴を使用する場合には、引抜試験をしたねじ径よりも 1 ㎜太いねじを使用することにより、測定した引抜力を上回ることが分かった。
④トルクコントロールを用いた引抜実験 ( 図 8 )上記の結果を基に、実験には低速回転が可能でトルクの切替段階数が多い電動ドライバー A と 3.5 ㎜× 40 ㎜のねじを使用した。トルク値が大きいほど引抜力のバラつきが安定し、逆にトルク値が小さいほどバラつきは大きくなった。
この結果より、この試験法は合板など、ねじの有効長さが短く十分な引抜力が期待できない場合には、不適であると言える。よって、現場で壁面材の裏に柱などの有無を把握できない場合には使用しない方が好ましい。また、それ以外の場合でも、大まかな強度の確認程度にしかならない。
４．まとめ
本研究により、今回開発した携行型試験機は大型の万能試験機を代替するものとして十分な実用性を有することが確認できた。また、試験法の検討により、低速試験を行うことができれば、現場での引抜試験が可能であることがわかった。今後は実際に携行型試験機を用い、現場において実測調査を行う予定である。 なお、本研究は ( 独 ) 建築研究所建築部材実験棟などを使用して行ったものであり、ここに記して謝意を表する。

1995 年改定

図8

トルクコントロールを用いた場合の引抜力の推移*1 Graduate Student,Dept.of Architecture,Faculty of Eng,Tokyo Univ.of Science*2 Technical Laboratory,Naka Corporation*3 Research Assoc., Dept. of Architecture, Faculty of Eng., Tokyo Univ. of Science, M.Eng*4 Building Research Institute, Senior Research Engineer.
*5 Building Research Institute, Dr. Eng.
*6 Prof.,Dept.of Architecture,Faculty of Eng, Tokyo Univ.of Science, Dr.Eng―538―