集成材接続の詳細の基本

Dec 04, 2023

APA – Engineered Wood Association は、効率的で耐久性があり、構造的に健全な集成材接合部の設計に関するガイダンスを提供しています。 よくあるエラーと 7 つのベスト プラクティスを明らかにし、ツールボックスに追加します。

木の強度は木目の方向によって決まります。 この分散の専門用語は「直交異方性」です。これは、互いに垂直な 3 つの平面で異なる強度を持つことを意味します。 縦方向の木目が強い。 この縦方向の強度の典型的な例として、はるかに大きな梁や屋根トラスを支えるために使用される細い木の柱を考えてみましょう。 ただし、木材は木目に対して垂直に荷重がかかると強度が低下します。 木の幹の垂直方向の成長と反対の方向が木材の最も弱い方向です。 木目に垂直な張力が大きすぎると、木の繊維が引き裂かれ、致命的な破損につながる可能性があります。 切り欠き、留め具の位置の間違い、吊り下げられた荷物はすべて、この種の故障の原因となる可能性があります。 一方、木材の縦方向の強度を利用し、横方向の引張応力を回避する構造設計は、効率的で魅力的で、より弾力性があります。

適切な接続の詳細は、木造フレーム構造の構造性能と保守性にとって非常に重要です。 これは、製材された無垢材や接着された積層材（集成材）にも当てはまりますが、集成材コンポーネントで可能になる大きなサイズと長いスパンにより、接続の適切な詳細がさらに重要になります。 木目に垂直な張力応力の誘発を防ぐために、接合部の詳細を作成する際には、湿気に関連した木材の膨張と収縮の特性を慎重に考慮することが不可欠です。 接続部は、接続部で破損を引き起こす可能性のある局所的な応力集中を引き起こすことなく、構造部材との間で設計荷重を伝達するように設計する必要があります。

長持ちさせるためには、外部接続を適切に通気し、排水する必要があります。 多孔質で湿気を逃がすコンクリート、石材、またはグラウトに木材を直接接触させたままにしないでください。 また、すべての木材部材を過剰な湿気の潜在的な発生源から隔離し、木材を乾燥させるために通気口を設けるための詳細な接続も重要です。 木材は湿気の多い環境では膨張し、乾燥した環境では収縮するため、これらの動きを考慮した接続を設計することが重要です。 木材の収縮について正確に詳細に説明されていない接合部では、亀裂が発生する可能性があります。 長穴を備えた詳細な接続により、木材の割れを引き起こす可能性のある木目に垂直な応力を引き起こすことなく、木材の移動が可能になります。 木材の収縮により接続が緩んで意図した荷重経路が変更される可能性があり、一方、木材の膨張により接続金具が変形する可能性があります。 木材の接合部分が優れているため、こうした自然な傾向が許容されます。

木材部材の木目に平行な方向の膨張は最小限ですが、木目に垂直な方向の寸法変化は大きくなる可能性があるため、接続設計と詳細設計で考慮する必要があります。 深さ 24 インチのビームは、平衡含水率が 12% ～ 8% に変化すると、約 1/8 インチの収縮によって深さが減少する可能性があります。 集成材部材の接合部を設計する際には、部材の収縮が抑制されないように接合部を設計し詳細に設計することが重要です。 ビームの収縮を抑制すると、接合部の部材に粒子応力に垂直な張力が発生する可能性があります。 これらの応力が部材の能力を超えると、集成材が木目と平行に割れてしまう可能性があります。 部材に引張分割破壊が発生すると、そのせん断能力と曲げ能力が大幅に低下します。

上で説明した、湿気によって引き起こされる木目に垂直な張力の破損に加えて、同様の破損が、多数の異なる間違った接続設計の詳細によって発生する可能性があります。 不適切なビームのノッチング、トラス接続の偏心（面外）荷重、および張力側からのビームの荷重により、内部モーメントと木目に垂直な張力応力が誘発される可能性があります。