木質構造の接合部のクリープ破壊に及ぼす水分の影響の解明と予測

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K07804
• Research Institution: Utsunomiya University
• Principal Investigator: 中島 史郎 宇都宮大学, 地域デザイン科学部, 教授 (00344010)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中川 貴文 国土技術政策総合研究所, 建築研究部, 主任研究官 (60414968)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 接合部 / 接合具径 / 荷重比 / 長期荷重載荷試験 / 短期加力試験 / 標準状態 / クリープ破壊 / モデル化

Outline of Annual Research Achievements

接合部試験体を構成する木材の材幅に対する接合具の径の比率（以下、［接合具径/材幅］と呼ぶ）が異なる10仕様の試験体を各30体、計300体作成した。なお、［接合具径/材幅］は、［3.0/30］、［3.5/30］、［4.0/30］、［4.5/30］、［5.0/30］、［5.5/30］、［6.0/30］、［6.5/30］、［7.0/30］とした。また、各仕様について30体の試験体中から5体の試験体を抽出し、接合部の最大耐力を求めるための短期加力試験を行った。さらに、［接合具径/材幅］が［4.5/30］と［7.0/30］である試験体各30体の中から25体を抽出し、標準状態における長期荷重載荷試験を行い、接合部が破壊に至るまでの時間の測定を開始した。なお、載荷した荷重は短期加力試験により得られた最大耐力の70%、75%、80%、85%、90%とした。
短期加力試験により得られた接合部試験体の最大耐力は、［接合具径/材幅］が大きくなるほど高い値となった。また、［接合具径/材幅］によって、試験体の破壊時の形状は異なった。［接合具径/材幅］が小さい場合は接合具が曲げ変形をしながら木材がせん断破壊をして接合部が破壊に到り、［接合具径/材幅］が大きい場合は接合具は変形せず木材の割裂により接合部が破壊に到った。
接合部の長期荷重載荷試験により得られた接合部が破壊に到る時間は、［接合具径/材幅］によって異なった。［接合具径/材幅］が［4.5/30］の試験体は、［接合具径/材幅］が［7.0/30］の試験体に比べて短い時間で破壊に到った。また、［接合具径/材幅］が［4.5/30］と［7.0/30］のいずれの場合も試験体が破壊に到る時間は、木材等が破壊に到る時間と比較すると長かった。
接合部のクリープ破壊をモデル化するために必要な既往の文献を収集し、モデル化に対する基本的な考え方を整理した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

接合部試験体の長期荷重載荷試験を行ったところ、当初想定していた破壊に到る時間よりも長い間、接合部試験体が破壊に到らず、1つの試験体に要する時間が想定していたよりも長くなった。このため、予定していた数量の試験を行うことができず、当初は湿度変動下における接合部の長期継続荷重載荷試験を開始する予定であったが、次年度から開始することとした。
また、試験体の含水率測定について、想定以上に試験に時間を要し、湿度変動下における長期継続荷重載荷試験を行うことができなかったため、平成28年度は実施することができなかった。試験体の含水率測定は平成29年度上四半期に開始をする予定である。

Strategy for Future Research Activity

標準状態における接合部の長期荷重載荷試験を継続して実施する。また、現在、標準状態における接合部の長期荷重載荷試験を実施している養生室のうちの一つを湿度変動下における長期荷重載荷試験に用いこととし、上四半期に湿度変動下における長期荷重載荷試験を開始する。平成30年度上半期までに一連の試験データを収集する。試験体が破壊に到る時間が想定よりも長くなった場合は、1つの仕様に対して行う試験体数を調整し、全ての仕様と荷重比の組み合わせに対してデータが得られるようにする。
木材等のクループ変形をモデル化する際に一般的に用いられる粘弾性モデルを用いて、接合部を構成する要素がクリープ破壊に至る現象に対するモデル化を行う。平成29年度中にモデルを作成し、平成30年度にコンピュータを用いたシミュレーションを行う。

Causes of Carryover

標準状態における接合部の長期継続荷重載荷試験において、試験体が破壊に到る時間が当初予定した以上に長く、同試験に想定以上に時間を要した。このため、当初予定していた湿度変動下における接合部の長期継続荷重載荷試験を平成28年度中には実施することができず、平成29年度に実施することとした。また関連して、平成28年度中に接合部の水分状態の変化の測定に係る試験も行うことができず、同試験についても平成29年度に実施することとした。
以上の理由により、両試験に供する試験体の作製を平成28年度には実施しておらず、その分を次年度に使用する必要が生じたため、次年度使用額が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

湿度変動下における接合部の長期継続荷重載荷試験、並びに、接合部の水分状態の変化の測定に係る試験に供する試験体の作製に使用する。また、両試験を行う上で必要な実験消耗品の購入に使用する。