2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of timber elements and joint-systems for higher seismic and fire resistance performance using eco-friendly materials
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17K06651
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
谷口 与史也 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 教授 (30254387)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
Sanjay PAREEK 日本大学, 工学部, 教授 (20287593)
荒木 慶一 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (50324653)
鈴木 裕介 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 講師 (90635400)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 木質部材 / バサルト繊維シート / ジオポリマー / 曲げ強度 / 曲げ剛性 / 耐震 / 耐火 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，天然資源及び産業副産物を有効活用し，比較的簡便な施工方法で，高強度・高剛性・高耐火性能を有する新しい木質構造部材の開発を主目的としている。最終年度は，杉材に対し玄武岩繊維補強材（バサルト繊維シート）と耐火被覆材として有用であるアルカリ活性結合材（ジオポリマー）を用いて補強した複合梁の曲げ載荷試験を通して，当部材の構造特性と破壊性状の把握と無補強部材に対する補強効果について比較検討した。実験パラメータは，曲げ載荷時において圧縮応力が作用する側に補強したジオポリマーの被覆厚さであり，結果の詳細は以下のようである。
複合部材の破壊メカニズムの詳細として，載荷初期段階では荷重と変位の関係が弾性で推移し，最大耐力の1/3～2/3程度（施工性によってばらつきが見られる）に達すると圧縮補強材であるジオポリマーが圧壊または木材との接着界面で剥離した。ジオポリマーの応力負担の喪失によって一時的な荷重低下は見られるものの，引張側補強材のバサルト繊維シートの効果によって，その後も緩やかな上昇勾配を示し最大耐力に到達した。最終的に最大耐力時にバサルト繊維シートの剥離，または木材の引張破壊によって終局した。また，複合部材の構造特性について無補強部材と比較すると，耐力は約1.5倍で曲げ剛性は1.9～2.3倍であり，本補強法による木質部材の高強度高剛性化を実証した。
次に，研究期間内全体を通した破壊実験結果を基とした破壊力学モデル構築し，耐力及び剛性の向上効果を精度よく模擬できることを示した。また，2018年度までに実施した，ジオポリマーで被覆したバサルト繊維シート補強杉材試験片の発熱性試験を通し，当複合材料がジオポリマーの被覆厚さによって準不燃・不燃材料と判定されている。
以上から，高強度・高剛性・高耐火性能を有する複合部材開発といった当初の主目的を達成している。
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Research Products
(3 results)
