新規応力測定デバイスによる木質構造接合部の割裂抑制効果の定量評価

Research Project

Project/Area Number	22K04410
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 23010:Building structures and materials-related
Research Institution	Shizuoka University
Principal Investigator	小林研治静岡大学, 農学部, 准教授 (90576240)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000) Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords	木質構造 / 接合部 / 割裂 / 応力分布 / 割裂補強
Outline of Research at the Start	近年、公共建築物等を中心に中層大規模建築物の木造化が社会的ニーズとなっている。建築物の大規模化・中高層化に伴い、接合部には高い耐力と変形性能が求められるが、木材の割裂による脆性破壊が生じると変形性能を確保できず、設計の妨げとなっている。本研究では、割裂現象の原因となる横引張応力の測定手法の確立を目指す。新規に開発する横引張応力測定デバイスにより、木材内部で割裂を生じさせようとする応力分布の定量的評価を行い、接合部の仕様や加力形式に応じた割裂補強の最適化、および割裂補強設計式の提案を目指す。
Outline of Annual Research Achievements	木材および木質材料は塑性変形能力が乏しい。特に木材繊維に直角方向の力には弱く、木材の割裂により急激に脆性破壊してしまう。エネルギー吸収を期待する設計を行うためには、木材が割裂などにより破壊することを防ぎ、鋼製接合具の変形性能を確保する考え方が重要となる。しかし、接合部が大型になるほど、木材の割裂が生じるリスクは高くなる。割裂現象を定量的に解明するためには、割裂の原因となる横引張応力を測定する手法の確立が必須である。本研究では、木質構造の接合部における横引張応力の測定手法の確立を目指し、横引張応力測定デバイス（以下「デバイス」とする）を新規に開発するとともに、デバイスを用いて接合部周囲の横引張応力分布の定量的把握を試みる。本年度は横引張方向の応力がより明確である条件で検証を行うために、繊維直角方向加力を受けるボルト接合部を対象として、単板およびテバイスを挿入した試験体の荷重変位特性の比較を行った。また、同一の仕様における有限要素解析を行い、ひずみ分布の推定を行った。デバイスを挿入した試験体では、単板を挿入した試験体と同様の荷重変形関係が得られたこと、有限要素解析において単板とデバイスのひずみ分布が類似していたことから、デバイスによる測定が有効であることが確認できた。一方、有限要素解析において接着層の存在が測定結果に影響する可能性が確認されており、精度向上のためにさらなる検討が必要である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 応力の測定自体はできているものの、その精度の検証に時間を要した。
Strategy for Future Research Activity	厚さ方向の挿入位置の検討、複数本接合部における測定等を行い、応力度分布に及ぼす影響を考察する。