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技術 自動貫入装置付楔

出願人 亀山建設株式会社小野徹郎
発明者 小野徹郎井戸田秀樹羽生田善将長尾大貴
出願日 2014年9月12日 (6年3ヶ月経過) 出願番号 2014-185812
公開日 2016年4月21日 (4年8ヶ月経過) 公開番号 2016-056647
状態 特許登録済
技術分野 建築構造一般 建築構造の接合一般
主要キーワード ピンローラ オイルジャッキ 荷重変形 単調載荷 各段階毎 貫入装置 ボルト軸 検証実験
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年4月21日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

本発明は木造建築物耐震要素の一つとなる「柱‐貫」構造に用いられるが一対となるもう片方の楔の挙動には影響されず、それぞれの楔が単独で柱中心に向かって押し込むことができる自動貫入装置付楔を得ることにある。

解決手段

個々の楔が常に柱中心に向かって押し込まれるように当該楔と圧縮バネと固定部で構成された装置の固定部を貫に固定することで、自動貫入装置付楔を構成している。

概要

背景

柱に貫を通し締めるという構造は時代宋より伝えられたもので、謂わゆる「禅宗様」の構造的特徴である。日本の伝統木造建築物において水平荷重に対する抵抗性に秀でた構造として現代にまで受け継がれてきており、その強度は歴史が証明している。しかしながら、この構造は繰り返し水平荷重を受けると打ち込んだ楔と柱の間に緩みが生じて「柱‐貫」の構造耐力が低下するという欠点も周知の事実である。

このような「柱‐貫」の構造耐力の低下を防止するために、対となる二つの楔を一直線上に対称に配置し、その対となる楔をボルト軸で連結することで、繰り返し水平荷重を受けても楔が緩まないようにする構造が考えられている。

概要

本発明は木造建築物の耐震要素の一つとなる「柱‐貫」構造に用いられる楔が一対となるもう片方の楔の挙動には影響されず、それぞれの楔が単独で柱中心に向かって押し込むことができる自動貫入装置付楔を得ることにある。個々の楔が常に柱中心に向かって押し込まれるように当該楔と圧縮バネと固定部で構成された装置の固定部を貫に固定することで、自動貫入装置付楔を構成している。

目的

本発明は、以上のような従来の欠点に鑑み、繰り返し水平力が働いても楔が緩まないようにする自動貫入装置付楔を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

圧縮されたバネと固定部から構成される自動貫入装置付楔

技術分野

0001

本発明は、木造建築物の柱と貫の構造に使われ、繰り返し水平荷重に対しても、くさび)の作用効果を低減させない自動貫入装置付楔に関する。

背景技術

0002

柱に貫を通し楔で締めるという構造は時代宋より伝えられたもので、謂わゆる「禅宗様」の構造的特徴である。日本の伝統木造建築物において水平荷重に対する抵抗性に秀でた構造として現代にまで受け継がれてきており、その強度は歴史が証明している。しかしながら、この構造は繰り返し水平荷重を受けると打ち込んだ楔と柱の間に緩みが生じて「柱‐貫」の構造耐力が低下するという欠点も周知の事実である。

0003

このような「柱‐貫」の構造耐力の低下を防止するために、対となる二つの楔を一直線上に対称に配置し、その対となる楔をボルト軸で連結することで、繰り返し水平荷重を受けても楔が緩まないようにする構造が考えられている。

0004

特開2010-7436号公報

先行技術

0005

建築構造学 第15版」,堀紫朗著,丸善 p.91-p.92

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、従来の方法では、本発明者の効果検証実験結果によれば、繰り返しの水平荷重により柱の傾斜が徐々に大きくなると、一対の楔を連結しているボルト軸に変形が生じる。その結果、互いの楔どうしを引き寄せあう方向に力がスムーズに伝わりにくくなり、楔が柱中心に向かって押し込まれなくなるという欠点がある。

0007

本発明は、以上のような従来の欠点に鑑み、繰り返し水平力が働いても楔が緩まないようにする自動貫入装置付楔を提供する事を目的としている。

課題を解決するための手段

0008

上記目的を達成するために、貫上端に楔と圧縮された状態のバネと固定部とで構成された装置の当該固定部をビス等で固定する。これによって、貫は常に前方、柱中心に向かい押し込まれ、その結果「柱‐貫」の構造体が繰り返し水平荷重を受けて、柱と貫の間に隙間が生じれば瞬時に楔が柱中心に向かい押し込まれる。この時この装置は楔一個に一つとりついているので「柱‐貫」構造が大きく変形しても一対となるもう片方の楔の挙動には影響されず楔は柱中心に向かって押し込まれる。

発明の効果

0009

以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次のような作用効果が得られる。
すなわち、従来の一対の楔をボルト軸で連結するのとは異なり、それぞれ単体の楔が柱中心に向かって押し込まれるように構成しているので、繰り返しの水平荷重により柱の傾斜が徐々に大きくなっても変形が原因でバネの力が損なわれるということは無く、楔を柱中心に押し込む力を保持し、柱と貫の間に隙間を生じさせない。また、水平荷重による楔の作用効果を示す荷重変形関係は、図4に示す従来の楔を用いた場合と図5に示す本発明に係わる自動貫入装置付楔を用いた場合とを比較すると、水平繰り返し荷重一サイクル仕事量を表すグラフ曲線で囲まれる部分の面積が、従来の場合と比べ、本発明に係わる自動貫入装置付楔を用いた場合の方が2倍近い値となることが分かる。

図面の簡単な説明

0010

本発明の自動貫入装置付楔の断面図
従来の一対の楔をボルト軸で連結した構造の断面図
本発明の自動貫入装置付楔の作用効果を確認するための実験装置の側面図
従来の楔を用いた場合の荷重と変形の関係を示したグラフ
本発明の自動貫入装置付楔を用いた場合の荷重と変形の関係を示したグラフ
従来の楔と自動貫入装置付楔の仕事量の比較を示す表

0011

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。

0012

図1は、本発明の自動貫入装置付楔1の断面であって、当該自動貫入装置付楔1は、柱2に貫3を通した後に生じる貫穴4に打ち込まれ、楔5と一体化されたコイルバネ6は楔の打ち込み方向に一定の力が働くように貫3に固定部7によって固定されている。

0013

図2は、従来の対となる二つの楔8を一直線上に対称に配置し、互いに中心に向かって打ち込み、その一対の楔をボルト軸9で連結することで、繰り返し水平荷重を受けても楔が緩まないようにする従来方法の断面図である。

0014

図3は、本発明の自動貫入装置付楔10の効果を確認するために用いた実験装置11で、試験体には自動貫入装置付楔10と柱12及び貫13で構成された十字型試験体を用い,載荷時に貫13に軸方向力は作用せずに仕口部はモーメントだけを負担するように、柱頭柱脚メカニカルピン接合14とし、貫両端をピンローラーの支点15として試験体を支持している。荷重はH型鋼の載荷梁16にオイルジャッキ17を用いて作用させた。載荷方法は、層間変形角により行い、1/300,1/200,1/150,1/100,1/75,1/50,1/30,1/15, 1/10(rad)の各層間変形角で正負交番各3回ずつの加力を行った。1/10(rad)に達しても荷重が80%を下回らない場合1/5(rad)まで単調載荷を行った。

0015

図4は、従来の楔を用いた場合の荷重・変形の関係を示したグラフで、木造接合特有の荷重変形関係となり、原点位置での復元力は繰り返し載荷時においても観察されなかった。

0016

図5は、本発明に係わる自動貫入装置付楔を用いた場合の荷重・変形の関係を示したグラフで、その形が紡錘形であり、仕事量が増えているのが観察された。

実施例

0017

図6は、横軸に0013で述べた載荷方法の各段階順に目盛をとり、縦軸に各段階順の累積仕事量を表し比較したものである。従来の楔の場合の各段階毎の累積仕事量を1とすると、自動貫入装置付楔を用いた場合は、どの段階においても従来の楔の場合より高い仕事量を示し、最大で2倍近い値を示している。このことから、当該発明の自動貫入装置付楔の作用効果が絶大であることが裏付けられる。

0018

本発明は、木造軸組構法建築物建設する建設業で利用される。

0019

1 自動貫入装置付楔
2 柱
3 貫
4貫穴(斜線で表した部分)
5 楔
6コイルバネ
7 固定部
8 対となる二つの楔
9ボルト軸
10 自動貫入装置付楔
11実験装置
12 柱
13 貫
14ピン接合
15ピンローラーの支点
16載荷梁
17 オイルジャッキ

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