研究ノート 研 ト 研究ノート 各種木ね ねじによる るスギ厚板の１面せん ん断性能 各種木ねじによるスギ厚板の１面せん断性能 木材利用課 中田 欣作 木 木材利用課 課 中田欣作 作 １． はじめに に 木造住宅の の中で柱や梁 梁等の構造材に に板等の造作 作材 を打ち付ける を るためにはくぎが古くから用いられて てお り、現在でも り も合板等の面 面材や製材品の の接合にはく くぎ が一般的に用 が 用いられてい います。近年で では、施工性 性が 良く、くぎよ 良 よりも引き抜 抜き抵抗が高い い木ねじが注 注目 され、住宅内 さ 内での木ねじ じは、建具の留 留め付けなど どの 造作的な用途 造 途に加えて、各種ボードや や接合金物の の留 め付けなどの め の構造的な用途が拡大して ています。こ これ らの用途には ら は多くの種類 類の木ねじが使 使われており り、 図１ 厚板耐力 力床の試験体 体（幅 1820× ×長さ 2730mmm） 用途に合った 用 たものを選択 択することが重 重要となりま ます。 図１に示す すような厚板 板耐力床や厚板 板耐力壁では は、 スギ厚板と梁 ス 梁材あるいは はスギ厚板どうしを木ねじ じで 留め付ける必 留 必要があり、高いせん断耐 耐力が要求さ され ます。そこで ま で、各種の木 木ねじを用いて て厚板の１面 面せ ん断試験を行 ん 行い、せん断 断性能の向上の の可能性につ つい て検討しまし て した。 ２．試験方法 ２ 法 厚さ 40mm m のスギ厚板、幅 100×厚さ 100m mm のスギ正角と の と木ねじ 4 本を用いて、図 本 図２に示すよ よう に繊維方向お に および繊維直 直交方向で木ね ねじの１面せ せん 断試験を行い 断 いました。荷重速度 2mm m/min とし、 精 度 1/200mm の変位計 2 個を用いて厚 厚板と正角あ ある いは厚板どう い うしの相対変位 位を測定しま ました。 表 1 に示 示すように、 厚板床用と して長さ 70 0～ 90mm 9 の木ね ねじ 11 種類および鉄丸く くぎ 2 種類、 厚 板壁用として 板 て長さ 45～5 57mm の木ね ねじ 6 種類お およ び鉄丸くぎ び 1 種類を用いました。 繊維直交方 方向加力では は、後述するよ ように厚板床 床お 表１ 木ね ねじの種類 略号 長さ 直 直径 外観（縮尺 1/2.5） (mm) ((mm) パネ ネル用木ねじ a) P 90 66.0 パネ ネル用木ねじ a) J 90 55.0 W 90 55.0 床用 用木ねじ b) コー ーススレッド c) R90 90 44.5 コー ーススレッド c) F 90 44.5 H 90 44.5 床用 用木ねじ b) N90 90 33.75 鉄丸 丸くぎ 75 66.0 コン ンクリートビス c) C B75 75 44.5 万能 能ビス c) N75 75 33.4 鉄丸 丸くぎ L 70 55.5 床用 用木ねじ b) a) D 床用 用木ねじ 70 55.5 A 70 55.0 ＡＬＣビス c) コー ーススレッド d) M 57 33.8 T 55 44.2 耐力 力壁用ねじ c) c) R51 51 33.8 コー ーススレッド B50 50 44.2 万能 能ビス c) 細め めスリムビス c) S 50 33.3 N50 50 22.75 鉄丸 丸くぎ K 45 55.5 金物 物用ビス e) a)EJ 社、b)W 社、c)KI 社 社、d)KM 社、e) )KN 社 繊維 維方向加力 厚板 厚板床 床用試験体 板壁用試験体 体 名称 繊維直交方向 向加力 厚板壁用試 厚板床用試験 験体 試験体 図２ 木ねじの１面 木 面せん断試験の方法、○：木ねじ ― 2 ― 長さ 70～75mm F R90 10 8 6 N90 H 4 荷重 (kN) W 12 14 J C 12 L 10 D B75 A 8 6 荷重 (kN) P 14 荷重 (kN) 長さ 45～57mm 16 N75 4 16 14 14 12 12 10 8 4 M B50 R51 N50 2 2 0 0 0 5 10 15 20 25 30 変位 (mm) 0 5 10 15 20 25 30 K 6 2 0 性能の良い木ねじ 16 荷重 (kN) 長さ 90mm 16 変位 (mm) 0 T P直交 P 10 8 T直交 6 T 4 S 2 0 5 10 15 20 25 30 変位 (mm) 0 5 10 15 20 25 30 変位 (mm) 図３ １面せん断試験の荷重と変位との関係、略号：表 1 参照 よび厚板壁用の中で最も性能の良かった木ねじ P お 約 1/10rad と考えられ、厚板の幅が 105～150mm よび T を用いました。木ねじ T は厚板壁に用いる の場合には厚板相互の変形は 10.5～15mm となり ための特注品です。 ます。木ねじ P、J および C の最大耐力時の変位は ３．試験結果 15.4、26.7 および 21.6mm であり、木ねじ P は厚 図３に示すように、１面せん断試験では、変位 板床において効果的に耐力を発揮できると言えます。 30mm まで加力を行いましたが、厚板床用の木ねじ 木ねじ J および C では破断が生じますが、木ねじ P P、W、F、B75、L および D と鉄丸くぎ N90 およ は破断が生じません。以上より、木ねじ P は厚板床 び N75、厚板壁用の木ねじ T および R51 と鉄丸く に適していると考えられ、一般的な鉄丸くぎ N75 ぎ N50 では木ねじの破断は認められませんでした。 と比較すると、最大耐力は 2.3 倍、変位 1mm 時の 一方、厚板床用の木ねじ J、R90、H、C および A、 耐力は 1.8 倍となります。 厚板壁用の木ねじ M、B50、S および K は、胴部と 厚板壁用の木ねじの中では、木ねじ M、T および ねじ部の境界で木ねじの破断が生じました。木ねじ K は、最大耐力および変位 1mm 時の耐力が高く性 R90 および H は、頭部形状がトランペット頭であ 能が優れていました。木ねじ M、T および K の最 り、木ねじ M および B50 は、木ねじ単体の曲げ試 大耐力時の変位は、いずれも約 10mm でした。木 験における最大曲げ角度が小さく、頭部形状や靭性 ねじ M および K では破断が生じますが、木ねじ T が木ねじの破断に影響を与えたと考えられます。 では破断が生じません。以上より、木ねじ T は厚板 図４に１面せん断試験の結果を示します。最大耐 壁に適していると考えられ、一般的な鉄丸くぎ N50 力および荷重初期の性能を示す変位 1mm 時の耐力 と比較すると、最大耐力は 2.0 倍、変位 1mm 時の は、木ねじの直径と長さの積である木ねじ面積の増 耐力は 1.3 倍となります。 加とともに増加し、高い相関が得られました。 繊維直交方向での性能を繊維方向と比較すると、 厚板床用の木ねじの中では、木ねじ P、J および 木ねじ P では、最大耐力および変位 1mm 時の耐力 C は、最大耐力および変位 1mm 時の耐力が高く性 は、繊維方向のそれぞれ 1.2 および 1.2 倍、木ねじ 能が優れていました。厚板床における最大変形角は T ではそれぞれ 1.0 および 0.9 倍となりました。 8 最大耐力 (kN) 14 12 10 8 M B50 6 4 N50 2 0 0 J W F B75 D H N90 L R90 A K P T N75 R51 S y = 0.0276x - 0.2824 R² = 0.9246 200 400 木ねじ面積 (mm2) 600 7 J 6 4 3 2 1 y = 0.0101x + 0.7222 R² = 0.6994 0 200 400 木ねじ面積 (mm2) 600 P 14 P N90 L W K B75 D A H T B50 N75 F R90 N50 M R51 S 5 0 16 C 最大耐力 (kN) C 変位1mm時の耐力 (kN) 16 W 12 10 L B75 D H R90 N90 M N75 R51 S J F A K T B50 8 6 4 N50 2 0 C 0 5 y = 0.4507x + 2.2271 R² = 0.6932 10 15 20 25 最大耐力時の変位 (mm) 30 図４ 繊維方向加力による１面せん断試験の結果 ●：長さ 90mm、▲：長さ 70～75mm、■：長さ 45～57mm、●、▲、■：鉄丸くぎ、略号：表 1 参照 ― 3 ―
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