• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Fire Resistance and Failure Mechanism of steel-to-timber dowelled connections at the end of glulam beams

Research Project

Project/Area Number 19H02281
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 23010:Building structures and materials-related
Research InstitutionChiba University

Principal Investigator

Hirashima Takeo  千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (20334170)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 戸塚 真里奈  千葉大学, 大学院工学研究院, 助教 (60893774)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
Fiscal Year 2019: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Keywords木質構造 / 接合部 / 耐火性能 / 火災 / 耐力 / 回転剛性 / 破壊性状 / 伝熱解析 / 有限要素解析 / 破壊メカニズム / 支圧強度 / めり込み剛性 / ピン接合部 / スギ / 載荷加熱実験 / 数値解析 / 金物接合 / 構造用集成材
Outline of Research at the Start

本研究では、木質構造が本来有する火災時耐力に立脚した耐火設計方法を構築するため、その構築に不可欠である柱梁接合部の火災時耐力の解明に取り組む。接合金物を用いた梁端ピン接合部を対象とし、梁端ピン接合部における木材の割裂・せん断破壊に着目し、当該接合部の火災時耐力と破壊メカニズムを明らかにし、その耐火補強方法を提案する。
そのため、梁端ピン接合部を有する構造用集成材梁を用いた部分架構の載荷加熱実験を行い、樹種・梁の断面寸法・梁端ピン接合部の仕様が梁の火災時崩壊時間と破壊性状に及ぼす影響を明らかにする。また梁端ピン接合部の温度分布と応力度分布を数値解析によって分析する。

Outline of Final Research Achievements

In this study, load-bearing fire tests of timber frames using structural glued laminated timbers to clarify the structural fire behaviors and fire resistance of the timber connection.
Then, the followings are clarified: (1) the influence of tree species, beam cross-sectional dimensions, and connections on the failure time of the timber frame exposed to fire heating, (2) shear strength and failure behavior of the connections in fire, and (3) embedding strength and stiffness of the dowelled connections at high temperature.
Furthermore, the followings are suggested: (4) a non-linear rotational spring model of the timber connections, (5) a three-dimensional heat transfer analysis method considering a heat bridge at the joint metal, and (6) fire-resistance reinforcement methods of the timber connections.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、木質構造が本来有する火災時耐力に立脚した耐火設計方法を構築するため、その構築に不可欠である柱梁接合部の火災時挙動および耐力に関する知見を蓄積した。また木質構造の火災時挙動の予測に不可欠な接合部の伝熱解析手法および力学的挙動モデルを提案した。それらは、国産材のスギとカラマツを用いて検討された。
以上の知見および提案が大規模建築物の耐火性能を把握するための一助となり、国産材の有効利用につながることが期待される。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (27 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (26 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] EMBEDDING BEHAVIORS OF A DOWELLED CONNECTION IN STRUCTURAL GLULAM TIMBERS AT HIGH TEMPERATURE2022

    • Author(s)
      河原林 風太,菊地毅之,戸塚 真里奈,平島岳夫
    • Journal Title

      Journal of Structural and Construction Engineering (Transactions of AIJ)

      Volume: 87 Issue: 795 Pages: 498-509

    • DOI

      10.3130/aijs.87.498

    • ISSN
      1340-4202, 1881-8153
    • Year and Date
      2022-05-01
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 火災加熱を受ける木質構造金物接合部の三次元伝熱解析2022

    • Author(s)
      石田雄大、平島岳夫、戸塚真里奈
    • Organizer
      2021年度日本建築学会関東支部研究発表会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 梁端ピン接合を有するカラマツ構造用集成材フレームの載荷加熱実験 その1 実験概要および常温載荷実験の結果2022

    • Author(s)
      河原林風太、菊地毅之、中山征人、四元順也、戸塚真里奈、平島岳夫
    • Organizer
      2021年度日本建築学会関東支部研究発表会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 梁端ピン接合を有するカラマツ構造用集成材フレームの載荷加熱実験 その2 カラマツ載荷加熱実験結果2022

    • Author(s)
      菊地毅之、河原林風太、中山征人、四元順也、戸塚真里奈、平島岳夫
    • Organizer
      2021年度日本建築学会関東支部研究発表会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 三次元伝熱解析による木質構造金物接合部の温度分布2022

    • Author(s)
      石田雄大、平島岳夫、戸塚真里奈
    • Organizer
      令和4年度日本火災学会研究発表会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 構造用集成材ドリフトピン接合部の断面内温度と炭化性状 その3 カラマツ実験の概要2022

    • Author(s)
      四元順也、菊地毅之、河原林風太、戸塚真里奈、平島岳夫
    • Organizer
      令和4年度日本火災学会研究発表会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 構造用集成材ドリフトピン接合部の断面内温度と炭化性状 その4 カラマツ実験の結果2022

    • Author(s)
      菊地毅之、河原林風太、四元順也、戸塚真里奈、平島岳夫
    • Organizer
      令和4年度日本火災学会研究発表会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 火災加熱を受ける木質金物接合部のM-θモデル2022

    • Author(s)
      中山征人、戸塚真里奈、平島岳夫
    • Organizer
      令和4年度日本火災学会研究発表会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] FEM解析に用いるスギ・カラマツの高温時力学的特性2022

    • Author(s)
      川井悠雅、戸塚真里奈、平島岳夫
    • Organizer
      令和4年度日本火災学会研究発表会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] EMBEDMENT STRENGTH AND STIFFNESS OF STRUCTURAL GLUED LAMINATED TIMBERS AT DOWEL-TYPE CONNECTIONS BELOW 200 °C2021

    • Author(s)
      Takayuki Kikuchi;Futa Kawarabayashi;Marina Totsuka;Takeo Hirashima
    • Organizer
      12th Asia-Oceania Symposium on Fire Science and Technology
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 火災加熱を受ける木質構造ドリフトピン接合部の被覆厚さに関する解析的検討2021

    • Author(s)
      石田雄大・菊地毅之・四元順也・平島岳夫
    • Organizer
      日本建築学会2021年度大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 構造用集成材梁の耐火性能に梁端ドリフトピン接合部が及ぼす影響 その1 研究目的およびスギ実験の概要2021

    • Author(s)
      平島岳夫・菊地毅之・四元順也
    • Organizer
      日本建築学会2021年度大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 構造用集成材梁の耐火性能に梁端ドリフトピン接合部が及ぼす影響 その2 常温載荷実験の結果2021

    • Author(s)
      四元順也・菊地毅之・平島岳夫
    • Organizer
      日本建築学会2021年度大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 構造用集成材梁の耐火性能に梁端ドリフトピン接合部が及ぼす影響 その3 載荷加熱実験の結果2021

    • Author(s)
      菊地毅之・四元順也・平島岳夫
    • Organizer
      日本建築学会2021年度大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 構造用集成材のドリフトピン接合部における高温時の支圧強度とめり込み剛性2021

    • Author(s)
      河原林風太・菊地毅之・平島岳夫
    • Organizer
      日本建築学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 梁端ピン接合部を有するスギ構造用集成材の耐火性能に関する実験的研究2021

    • Author(s)
      吉璋杰、菊地毅之、四元順也、平島岳夫
    • Organizer
      2020年度日本建築学会関東支部研究報告集
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] カラマツ構造用集成材のドリフトピン接合部の高温時圧縮実験2021

    • Author(s)
      菊地毅之、河原林風太、吉璋杰、平島岳夫
    • Organizer
      2020年度日本建築学会関東支部研究報告集
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 木質構造ドリフトピン接合部の火災時伝熱解析2021

    • Author(s)
      石田雄大、菊地毅之、平島岳夫
    • Organizer
      令和3年度日本火災学会研究発表会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 火災時における構造用集成材ドリフトピン接合部の断面内温度と炭化性状(その1 スギ実験の概要)2021

    • Author(s)
      四元順也、菊地毅之、吉璋杰、平島岳夫
    • Organizer
      令和3年度日本火災学会研究発表会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 火災時における構造用集成材ドリフトピン接合部の断面内温度と炭化性状(その2 スギ実験の結果)2021

    • Author(s)
      菊地毅之、四元順也、吉璋杰、平島岳夫
    • Organizer
      令和3年度日本火災学会研究発表会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] スギ構造用集成材のドリフトピン接合部の高温圧縮実験(その1 実験概要)2020

    • Author(s)
      吉璋杰、河原林風太、菊地毅之、平島岳夫
    • Organizer
      令和2年度日本火災学会研究発表会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report 2019 Annual Research Report
  • [Presentation] スギ構造用集成材のドリフトピン接合部の高温圧縮実験(その2 実験結果)2020

    • Author(s)
      河原林風太、吉璋杰、菊地毅之、平島岳夫
    • Organizer
      令和2年度日本火災学会研究発表会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report 2019 Annual Research Report
  • [Presentation] スギ構造用集成材のドリフトピン接合部の高温圧縮実験(その1 実験概要)2020

    • Author(s)
      菊地毅之、河原林風太、吉璋杰、平島岳夫
    • Organizer
      2020年度日本建築学会大会(関東)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report 2019 Annual Research Report
  • [Presentation] スギ構造用集成材のドリフトピン接合部の高温圧縮実験(その2 実験結果)2020

    • Author(s)
      吉璋杰、河原林風太、菊地毅之、平島岳夫
    • Organizer
      2020年度日本建築学会大会(関東)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report 2019 Annual Research Report
  • [Presentation] スギ構造用集成材のドリフトピン接合部の高温圧縮実験(その3 高温時の支圧強度)2020

    • Author(s)
      河原林風太、吉璋杰、菊地毅之、平島岳夫
    • Organizer
      2020年度日本建築学会大会(関東)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report 2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 標準火災加熱を受ける構造用集成材の変形挙動および破壊時間(その11 耐火設計時における解析条件の検討)2020

    • Author(s)
      石田雄大、五十嵐樹、平島岳夫、馬場重彰、染谷朝幸
    • Organizer
      2020年度日本建築学会大会(関東)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 標準火災加熱を受ける構造用集成材の変形挙動および破壊時間(その12 カラマツ柱と梁の破壊時間に関する解析)2020

    • Author(s)
      五十嵐樹、石田雄大、平島岳夫、馬場重彰、染谷朝幸
    • Organizer
      2020年度日本建築学会大会(関東)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi