2018 Fiscal Year Research-status Report
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
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16K07804
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
中島 史郎 宇都宮大学, 地域デザイン科学部, 教授 (00344010)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中川 貴文 京都大学, 生存圏研究所, 准教授 (60414968)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 接合部 / 接合具径 / 荷重比 / 長期継続荷重載荷試験 / クリープ破壊 / 粘弾性体 / せん断破壊 / 割裂破壊 |
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| 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直径の比（以下、［接合具径/材幅］と表記する）が［3.0/30］、［3.5/30］、［4.0/30］、［4.5/30］、［6.5/30］、［7.0/30］となる6仕様の試験体に対する長期継続荷重載荷試験を行った。長期継続荷重載荷試験は、標準状態において実施した。なお、載荷した荷重は短期加力試験により得た最大耐力の95％、92.5％、90％、87.5％、85％、80％、75％、70％とした。
一連のクリープ破壊試験により、［接合具径/材幅］が小さい試験体は接合具が曲げ変形をしながら木材が割裂破壊し破壊に至り、［接合具径/材幅］が大きい試験体は接合具が変形せず木材がせん断破壊して破壊に到るという結果を確認した。この知見に基づいて、接合部がクリープ破壊現象を木材の破壊形態に着目してモデル化し、接合部がクリープ破壊に到る時間を予測することとした。
モデル化を行うにあたり、標準状態において木材のクリープ割裂破壊試験と木材のクリープせん断破壊試験を行い、両試験について、木材がクリープ破壊に到る時間を測定した。一連の実験により、木材がクリープ割裂破壊に到る時間と接合部が木材の割裂破壊によってクリープ破壊する時間がほぼ同じであること、また、木材がクリープせん断破壊に到る時間と接合部が木材のせん断破壊によってクリープ破壊に到る時間がほぼ同じであることを明らかにした。
接合部がクリープ破壊するときの木材の破壊性状を考慮したクリープ破壊モデルを作成し、接合部がクリープ破壊に到る時間を推定した。推定結果は実験結果とその傾向が一致し、［接合具径/材幅］に応じて、接合部を構成する木材の破壊性状を定め、同破壊性状によって木材がクリープ破壊に到る時間を求めることによって、接合部がクリープ破壊に到る時間を得ることができることを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
接合部試験体の長期継続荷重載荷試験を行ったところ、前年度同様に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つの試験に要する時間が想定していたよりも長くなった。破壊に至る時間は、標準状態において行った試験において著しく長くなり、予定していた数量の試験を行うことができなかった。現在、標準状態におけるクリープ破壊試験を継続して実施している。
接合部のクリープ破壊現象のモデル化については、接合部を構成する木材がせん断破壊する場合と割裂破壊する場合について、接合部を構成する木材を多数の粘弾性要素からなる材とした上で、木材がせん断破壊するモデルと割裂破壊するモデルをそれぞれ作成した。また、両モデルによって得られた結果と実験結果を比較し、モデル化の方法が妥当性であることを確認している。モデル化については、ほぼ予定通りの進捗状況にあり、今後得られる実験結果との比較をさらに行い、必要に応じてモデル化の精度を上げる予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
長期継続荷重載荷試験については、標準状態における接合部の長期継続荷重載荷試験を継続して実施する。接合部のクリープ破壊現象のモデル化については、令和元年度に得られる試験結果と解析結果との比較を行い、モデル化の妥当性を再検証し、必要があればモデル化の精度を高める予定である。また、実験結果とモデル化の方法、及び、シミュレーションの結果について取りまとめる予定である。
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| 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、平成30年度に予定していた接合部の長期継続荷重載荷試験のすべてを実施することができず、令和元年度に実施することとした。以上の理由により、当該試験の実施に必要な消耗品の購入を令和元年度に行う必要が生じたため、次年度使用額が生じた。
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Research Products
(2 results)
