2021 Fiscal Year Annual Research Report
Proposal of general design method of column base connections subjected to large axial force for mid-to-high-rise wooden buildings
| Project/Area Number |
20H02305
|
|---|
| Research Institution | Building Research Institute |
|---|
Principal Investigator |
山崎 義弘 国立研究開発法人建築研究所, 材料研究グループ, 主任研究員 (70644425)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
秋山 信彦 国土技術政策総合研究所, 建築研究部, 主任研究官 (20806054)
松田 和浩 名城大学, 理工学部, 准教授 (80567397)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 集成材 / CLT / 木口 / 支圧 / 摩擦 / せん断 / 複合応力 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
木材は繊維方向に比して繊維直角方向の弾性係数・強度が1/10～1/20も低いという異方性を示すが、異方性を緩和した新しい木質材料（CLT）の登場や、鉄やコンクリート等の異種材料とのハイブリッド化により、繊維直角方向圧縮の弱点が克服された結果、繊維方向圧縮が次なるボトルネックとなった。そこで本研究では、木材の繊維方向圧縮における複合応力の影響、および繰り返し応力の影響等について実験的に明らかにするとともに、中高層化により増大する軸力と同時に曲げモーメントを受ける、過酷な条件下にある柱脚接合部の汎用設計法を提案する。2021年度は、木口面に三角形支圧を受ける集成材およびCLTの強度特性を調べた。支圧応力と同時に発生する摩擦力（せん断応力）の大きさをパラメータとした実験を行い、以下の結果を得た。
典型的な破壊性状として、せん断なしは支圧方向に木口がへこむとともに、支圧部の境界付近で繊維方向に割れが生じ、その割れの進展とともに荷重低下した。一方、せん断ありは木口のへこみとともにせん断力の方向に繊維が傾き、局部せん断破壊を伴った圧縮破壊が生じた。支圧強度について、全面圧縮時の圧縮強度に比して、三角形支圧ではせん断なしの支圧強度が同程度か若干上昇、せん断あり(中)は同程度か若干減少する程度であり、せん断あり(大)のみ明確に低かった。せん断あり(中)について最大支圧応力時の支圧面における見かけの摩擦係数と最大せん断応力度を調べた。本実験における載荷用鋼板の表面は黒皮であるが、得られた見かけの摩擦係数は0.15～0.18と低めであった。また、最大せん断応力度は基準強度を大きく超えており、せん断破壊を伴った圧縮破壊であったと推察された。
以上の結果は、木口面の支圧に期待した接合部においては、せん断力の処理を木口の摩擦に期待することなく、別途シアキーを適切に設けることの必要性を示すものである。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
現在までのところ、多くのモーメント抵抗型の柱脚接合部および壁脚接合部において期待することとなる、木口面の支圧挙動について有益な実験結果を得ることができている。曲げモーメントと軸力を受ける接合部の性能評価においては、木口面の支圧強度の評価が特に重要であり、今後性能評価に必要となるパラメータは既に得られている状況である。
次年度以降は、想定した破壊モードが確実に得られるようにするための、いわゆる保証設計に関わる検討が必要となる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降は、特に繰り返し応力の影響について実験的に明らかにする。引きボルト式柱脚接合部においては、座彫部で圧縮縁の損傷後にその部分が引張応力下に転じると、繊維の屈曲部を起点とした引張破壊が生じることが確認されている。この現象を要素実験により定量的に把握するとともに、保証設計で必要となる材料強度の安全率について検討を行う。
|
Research Products
(6 results)
