木造　Ｎ値計算の色々なパターン

はじめに

地震や風などの水平力が作用するとき、筋かい端部や、耐力壁の両端の柱の柱頭・柱脚に大きな引き抜き力が発生します。

そのため、この部分の接合方法は、『計算を用いない方法』と『Ｎ値計算』で検討する必要があります。

今回はＮ値計算について、様々なケースを検討します。

↓この本も参考にしています。

Ｎ値計算とは

耐力壁の倍率から簡易的に引張力を算定し、それに適した金物を選ぶ方法をＮ値計算と言います。

柱に生じる引張力を接合部倍率として表し、引張力を１．９６ＫＮ／ｍ（壁倍率１）×２．７ｍ（標準壁高さ）＝５．３ＫＮで除した数値となります。

この数値に基いて、適合した金物を設置するなど柱頭・柱脚接合部の検討を行っていきます。

計算式は２種類あり、計６パターンのケースが考えられます。

①平屋の柱、2階建ての2階の柱：２パターン

Ｎ≧Ａ１×Ｂ１－Ｌ

まとめると２パターンになります。

①－１　出　隅：Ａ１×０．８－０．４
①－２　その他：Ａ１×０．５－０．６

②2階建ての1階の柱：４パターン

Ｎ≧Ａ１×Ｂ１＋Ａ２×Ｂ２－Ｌ

まとめると４パターンになります。

②－１　出　隅（１階、２階共）：Ａ１×０．８＋Ａ２×０．８－１．０
②－２　その他（１階、２階共）：Ａ１×０．５＋Ａ２×０．５－１．６
②－３　出隅（１階）＋その他（２階）：Ａ１×０．８＋Ａ２×０．５－１．０
②－４　その他（１階）＋出隅（２階）：Ａ１×０．５＋Ａ２×０．８－１．６

求めたＮ値から下表の継手と仕口を決定します。

記号	N値	必要耐力 (KN)	継手・仕口の仕様
い	0.00以下	0	短ほぞ差し　又は　かすがい打ち
ろ	0.65以下	3.4	長ほぞ差し込み栓　又は　かど金物CP-L
は	1.00以下	5.1	かど金物CP-T　又は　山形プレートVP
に	1.40以下	7.5	羽子板ボルト　又は　短ざく金物（スクリュー釘なし）
ほ	1.60以下	8.5	羽子板ボルト　又は　短ざく金物（スクリュー釘あり）
へ	1.80以下	10	10KN引き寄せ金物
と	2.80以下	15	15KN引き寄せ金物
ち	3.70以下	20	20KN引き寄せ金物
り	4.70以下	25	25KN引き寄せ金物
ぬ	5.60以下	30	15KN引き寄せ金物×2個

Ｎ値計算（その１）

下図の赤丸の柱について、計算します。

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まずはＸ１・Ｙ５の柱番号３１について、計算します。

１．Ｘ方向とＹ方向の軸組を上図のように書き出します。

２．Ｘ方向は、１ｍ以内の範囲にある２階の柱３０番が一番引抜き力が大きくなります。

②－１　出　隅（１階、２階共）：Ａ１×０．８＋Ａ２×０．８－１．０　の式に代入し、
Ｎ値は『３』となります。

３．Ｙ方向は、２階に耐力壁がないので、引き抜き力は『０』となります。

②－３　出隅（１階）＋その他（２階）：Ａ１×０．８＋Ａ２×０．５－１．０　の式に代入し、
Ｎ値は『１』となります。

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次はＸ０・Ｙ３の柱番号２１について、計算します。

１．Ｘ方向とＹ方向の軸組を上図のように書き出します。

２．Ｘ方向は、２階に耐力壁がないので、引き抜き力は『０』となります。

②－３　出隅（１階）＋その他（２階）：Ａ１×０．８＋Ａ２×０．５－１．０　の式に代入し、
Ｎ値は『３』となります。

３．Ｙ方向は、１ｍ以内の範囲にある２階の柱は全て軸組の壁倍率の差が『０』となります。

②－３　出隅（１階）＋その他（２階）：Ａ１×０．８＋Ａ２×０．５－１．０　の式に代入し、
Ｎ値は『２．２』となります。

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次はＸ５・Ｙ２の柱番号１８について、計算します。

１．Ｘ方向とＹ方向の軸組を上図のように書き出します。

２．Ｘ方向は、１ｍ以内の範囲にある２階の柱１９番が一番引抜き力が大きくなります。

②－２　その他（１階、２階共）：Ａ１×０．５＋Ａ２×０．５－１．６　の式に代入し、
Ｎ値は『－０．３５』となります。

３．Ｙ方向は、２階に柱がないので、引き抜き力は『０』となります。

②－２　その他（１階、２階共）：Ａ１×０．５＋Ａ２×０．５－１．６　の式に代入し、
Ｎ値は『－１．６』となります。

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次はＸ６・Ｙ１の柱番号１４について、計算します。

１．Ｘ方向とＹ方向の軸組を上図のように書き出します。

２．Ｘ方向は、１ｍ以内の範囲にある２階の柱１４番が一番引抜き力が大きくなります。

②－２　その他（１階、２階共）：Ａ１×０．５＋Ａ２×０．５－１．６　の式に代入し、
Ｎ値は『－０．３５』となります。

３．Ｙ方向は、１ｍ以内の範囲にある２階の柱７番が一番引抜き力が大きくなります。

②－４　その他（１階）＋出隅（２階）：Ａ１×０．５＋Ａ２×０．８－１．６　の式に代入し、
Ｎ値は『０．４』となります。

Ｎ値計算（その２）

斜め壁のＮ値計算で、柱番号６について、計算します。

下図の赤□印の柱番号６については、出隅柱としてｘ方向とｗ方向の検討を行い、結果の大きいほうの金物を設置します。

平屋の場合 ： N＝ Ａ１×０．８－０．４ と Ａ２×０．８－０．４ の大きい値となります。

つまり、２×０．８－０．４＝１．２と２．５×０．８－０．４＝１．６の大きい方のＮ値となり、
Ｎ値は『１．６』となります。

Ｎ値計算（その３）

N 値計算において、２階柱の直下に柱が無い場合、「２階耐力壁の作用による引抜力を どのように１階柱に伝達するか」については、2種類紹介されています。

①２階の柱が１ｍ以内のずれの場合、最寄りの1 階の柱の上にあると仮定して、1 階の柱のN 値計算を行う

②２階の柱のN 値を梁の掛かり方を考慮して１階の柱のN 値に按分して加算する。

【柱⑥について】
柱②の引抜力は、柱⑥と柱⑦に３：１の比で流れる(3/4 が伝わる)と考えると、
N＝2.5×0.5×(3/4) + 2.5×0.5－1.6≒0.59
Ｎ値は『０．５９』となります。

【柱⑧について】※床や屋根の重量による押さえ込み効果がない
柱④の引抜力は、柱⑦と柱⑧に１：１の比で流れる(1/2 が伝わる)と考えると、
N＝2.5×0.5×(1/2)＋2.5×0.5－0.6＝1.28
Ｎ値は『１．２８』となります。

最後に

今回は、Ｎ値計算について、様々なケースを計算しました。

どうだったでしょうか。掛け算や足し算、引き算で計算できますが、上下階や柱の位置によって計算が異なるので少し複雑だったのではないでしょうか。

引抜きをイメージして、安全な金物を選定しましょう。