ハリクエイク

ハリクエイク釘は、スタンレーワークスの一部門であるボスティッチのためにエド・サットが設計し、2004年に特許を取得した建築用釘です。この釘は主に、特にハリケーンや地震の力に対して建物の構造的完全性を高めるために設計されました。

ハリクエイク釘は、ポピュラーサイエンス誌の2006年ベスト・オブ・ワッツ・ニュー賞のホームテクノロジー部門とベスト・イノベーション・オブ・ザ・イヤーを受賞した。^[1]ハリクエイク釘は2011年に製造中止となった。^[要出典]

釘の下部から見ると、下半分のリングシャンクには角張ったバーブが付いており、引き抜かれた場合の釘への抵抗力が増します。釘の中央には余分な機能がなく、地震の際に最も損傷を受けやすい部分が厚くなり、損傷しにくくなっています。釘の頭の真下の領域には、板を固定する釘の強度を高めるために使用される螺旋状のシャンクが付いています。この強化により、釘で固定された板が自然の力で動いたり、接合部が全体的に弱くなったりするのを防ぎます。この釘の最後の特徴は、釘の頭が平均より 25% 大きいことです。これにより、取り付けられた木材を完全に引き抜かれるのを防ぐことができます。^[1]

この釘のデザインは、発明者の土木技師エド・サットがハリケーン・マリリンの後にカリブ海を訪れた時に始まりました。サットのカリブ海への旅は、時速95マイル（153キロメートル）のハリケーンの風で破壊された島の住宅と事業所の80％の残骸を調査するチームの一員でした。破壊された住宅の調査結果では、木材の破損が破壊の原因ではなく、木材を固定していた釘が破損し、それが建物の最終的な倒壊につながったことがわかりました。^{[2]サットの研究は、} FEMAからの助成金を受けて資金提供を受けていたクレムソン風荷重試験施設で研究助手プログラムを受講した後に始まりました。この助成金は木造構造物と、その破損と風速の関係を研究するために使用されました。^[3]プロジェクトの研究の結果、構造を強化する最善の方法は、屋根と壁の下地を内部フレームに固定する留め具を改良することであるとわかり、この情報をもとに、サットはスタンレーの子会社であるボスティッチの留め具エンジニアとして契約しました。^[4]

釘の開発が始まったとき、克服すべき 3 つの主な破損原因がありました。釘の頭もろとも外装を突き破ってしまうこと、釘全体がフレームから抜けてしまうこと、そして釘の中央部分がストレスを受けて折れてしまうことです。初期の研究では、頭が大きいほど、釘が外装を突き破る可能性が低くなることが示されていました。しかし、難しいのは、一般的な釘打ち機のモデルと互換性を保ちながら、釘の頭を大きくすることです。理想的な釘の頭のサイズを見つけた後、次に克服すべき課題は、釘全体がフレームから抜けないようにすることです。これは、釘の下部にバーブ付きのリング シャンクを追加することで克服しました。シャンクのテスト中に、ある一定のポイントを超えると、突起によって釘が強化されなくなり、むしろ釘がせん断されやすくなって弱くなることがわかりました。オリジナルのプロトタイプに最後の仕上げを施したのは、冶金学者が設計した、剛性と柔軟性の完璧な組み合わせを持ち、最高の強度を実現する特殊な高炭素合金でした。 ^[5]

何百ものデザインを分析し、最終的に最良と思われるデザインに行き着いた後、ボスティックは2005年にようやくその釘をリリースし、シーザープラスと名付けました。^[6]新しい釘はほとんどの釘よりも強力でしたが、釘の保持力に必要な強度を追加したバーブは、穴を開きすぎたために接合部の強度を弱めました。これにより接合部が雑で不安定になったため、チームは設計図に戻り、釘に最終的な機能を追加しました。リングシャンクによる釘穴の余分な幅を補うために、サットは釘の頭の真下の部分に厚いネジシャンクを追加することにしました。これにより釘の上部が厚くなり、接合部がしっかりとし、全体的な保持力が向上しました。^[7]

フロリダ国際大学や国際規格協議会など、いくつかの組織が釘の伸びに関する独立したテストを実施しました。これらのテストは、ボスティッチの研究者らが、自分たちはより優れた釘を開発したという主張を裏付けるものでした。さまざまなテストの結果、この新しい釘は他の動力釘の 2 倍の「揚力」を持ち、住宅の耐風性を高め、耐震性を最大 50% 高めることがわかりました。さらにテストを行うため、サットはクレムソン大学の土木工学および工学力学の大学院プログラムのコーディネーターであるスコット・シフに協力を求めました。クレムソン風荷重試験施設でのテストは、すでに述べられていたことを裏付けました。^{[7]風の力をシミュレートする装置を使用して、従来の釘で取り付けられた屋根は約 13,500 ポンドの力 (60.1} kN )で引き離されました。最大 16,000 ポンド (71 kN) の力では、ハリクエイク環境釘で構築された壁は最小限の壁の動きを示しました。圧力が17,000ポンド（75kN）、18,000ポンド（80kN）、19,000ポンド（85kN）と増加すると、壁はきしんだりうめいたりする音を立て始めましたが、まだしっかりと固定されていました。試験装置が試験可能な最大値である20,000ポンド（89kN）を押したとき、装置は壊れました。これは、HurriQuake環境釘が20,000ポンド（89kN）の力に耐え、それでも剪断されたり完全に引き抜かれたりしなかったことを示しています。^[8]

• ハリクエイク釘は、アート・チャイムズが司会を務めるボイス・オブ・アメリカの科学技術番組「Our World」の2006年のエピソードの主要部分として取り上げられた。