NSJ住宅性能研究所

軸組と接合部シリーズ20

込栓の性能

柱脚の「長ホゾ差し＋込栓」接合に引張力がかかると、壊れ方は次の3種類のどれかになります。

①ホゾが割れる
②込栓が折れる
③土台が割れる

このうち、②込栓が壊れるタイプが最も粘り強く、修理もしやすいのがポイントです。


■用語の整理

接合具：
部材をつなぐ小物（込栓・車知栓・ダボ・楔など）。
ここでは込栓が主役。

長ホゾ差し：
柱の先端（ホゾ）を土台に深く差し込み、
込栓で抜け止めする伝統的なやり方。

壊れ方は、木の樹種・寸法や、込栓の材質・径・位置などで変わります。

■3つの破壊形式と特徴

① ホゾの破壊（せん断破壊）

現象：
込栓の下側でホゾが割れて、柱が抜け気味になる。

力学の要点：
引張に対して耐える力は、込栓より下に残るホゾ断面積にほぼ比例。
⇒ 込栓を土台の上寄りに打つと、ホゾの下側が大きく残り、耐力アップ
⇒ ホゾ厚みを増やす（一般的には30mm、それ以上にすると有利）

挙動：
壊れ始めると耐力が急落しやすい（脆い）


② 込栓の破壊（曲げせん断破壊）

現象：
ホゾと土台の境界あたりで込栓が折れ曲がる。
ホゾ・土台は大きく壊れない。

力学の要点：
ホゾが強く、込栓が相対的に弱いと発生。
込栓は山形に曲がりながら折れるため、楔のように噛み続け、壊れた後も耐力低下が緩やか。

保全性：
柱や土台に比べて、込栓の交換だけで直せることが多く、工事が軽微。

形状の目安：
15mmまたは18mm径の正方形 or 円形が一般的。
断面積が同じなら耐力はほぼ同等（丸でも角でもOK）


③ 土台の破壊（割裂）

現象：
込栓位置を起点に、土台が繊維方向に裂ける。

要因：
込栓が太すぎる、または込栓位置が上に寄りすぎると起こりやすい。

挙動：
非常に脆い壊れ方で、修理は大掛かりになりがち。


■どれが望ましい？（設計方針）

ベストは②「込栓が壊れる」モードを支配的にすること。

・壊れても耐力が急に落ちない（粘り強い）
・修理が容易（込栓交換で対応しやすい）

そのために、ホゾや土台は十分強く、込栓は適切な材・径・位置にする。

避けたいのは③土台割裂（脆く、復旧コストが高い）


■目安となる力の考え方（抵抗面積）

※「抵抗面積」はどこがせん断に耐えているかを簡単に表す指標です

①ホゾのせん断破壊

抵抗面積：

A=B′×L′×2面

B’：ホゾ幅
L′：込栓より下に残るホゾ長さ（余長）

設計のコツ：
込栓を上側に配置、ホゾ厚みを厚くしてAを大きく

②込栓の曲げせん断破壊

抵抗面積：

A=込栓断面積×2面

設計のコツ：
込栓径・材質で微調整（強すぎると③へ、弱すぎると過度に壊れやすい）

③土台の割裂

抵抗面積：

A=(B−B′)×D′

B：土台幅
B′：ホゾ幅
D′：ホゾ上端から込栓までの距離（上側カブリ）

設計のコツ：
込栓を上に寄せすぎない、径を太くしすぎない、土台の繊維方向割裂に注意


＜実務でのチューニング指針＞

・込栓位置：上すぎると③を誘発。適度に下げてバランスを取る
・込栓径：15～18mmが一般的。太すぎはNG（③のリスク増）
・ホゾ厚：30mmが一般的。可能なら厚めで①の耐力を底上げ
・断面積の考え方：丸でも角でも同断面なら耐力は同等。加工性や現場性で選ぶ
・目標モード：②の込栓破壊が起こりやすいように強度バランスを調整


＜まとめ＞

壊れ方は3つあるが、「込栓が壊れる」設計が安全で直しやすいです。

位置・径・材質・ホゾ厚で、どのモードになるかをある程度意図的にコントロールできます。

土台の割裂（③）だけは避けましょう：
込栓を上に寄せすぎない・太くしすぎないのがコツです。

次回は、ボルト接合について、お話します。