2023 Fiscal Year Annual Research Report
Study on design method of shear strength for beam-to-column joint of large-scale timber frame structure
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23H01560
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | National Institute for Land and Infrastructure Management |
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Principal Investigator |
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)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡本 滋史 大阪公立大学, 大学院生活科学研究科, 講師 (20769806)
山崎 義弘 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (70644425)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | 木質構造 / 木造ラーメン / 中高層木造 / 柱梁接合部 / せん断破壊 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、木質ラーメン構造の終局時までの性能を設計で担保できるようにするために重要な課題である柱梁接合部のせん断耐力の評価法を検討するものである。建築分野では脱炭素社会の実現のために木材利用促進がテーマとなっており、木造化率の低い大型建築物に対する大型部材や高性能接合部を用いた構造設計技術を整備しその普及に貢献するものである。木質ラーメン構造の柱梁接合部のせん断破壊は、そのメカニズムが未解明のため、接合部内の応力度分布と破壊条件、それらに対応する材料強度を明らかにすることを目的としている。
R５年度は、木質構造において代表的な応力伝達機構に応じて大別した３つの接合形式（軸抵抗型：全長定着タイプ、軸抵抗型：端部定着タイプ、せん断抵抗型）に対応するラグスクリューボルト接合、引きボルト接合、鋼板添え板ビス接合を用いた十字形集成材接合部に対して逆対称曲げ実験を行い、柱梁接合部内のせん断応力度、およびせん断強度の把握を行った。また、せん断面積を変数とした曲げ方式による実大せん断実験を実施して、せん断強度とせん断負担面積の対応を調べた。その結果、せん断抵抗型は繊維直交方向成分の伝達分からせん断強度が推定できることや推定されるせん断強度は繊維直交方向の圧縮ひずみの影響を受けることなどの示唆を得た。更に、FEM解析を実施して接合部内のせん断応力度について実験結果と比較し、概ね良い適合性を示すことを得た。これらの結果より、今後必要となる材料試験やその結果を用いた評価法構築の見通しをたてることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
Ｒ５年度に計画していた３つの接合形式を対象とした実大曲げ実験、せん断面積を変数とした曲げ方式によるせん断実験、FEM解析を実施し、当初の予定通りにせん断応力度やせん断強度の実態値やせん断面積との関係を把握できた。Ｒ６年度に行うト形やＬ形といった異なる接合部形状を含めた構造実験や解析の計画が可能となり、せん断応力分布や最大せん断応力度の把握およびせん断負担面積の増大の影響の検討が可能となったため、「概ね順調に進展している」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
Ｒ６年度は、前年度に得られた十字形接合部実験の結果を踏まえ、最終年度のＲ７年度に計画しているせん断耐力評価式の構築の検討に用いるための基礎的なデータを得ることを目的として、接合部のアスペクト比を含む接合部形状が異なることによってせん断強度がどのように変化するかを実験的・解析的に検証する。これらとともに次年度に行うせん断耐力評価式の構築を目指した予備的な解析的検討を同時並行的に行って来年度の検討が円滑に進むようにして研究成果の最大化に努める。また、日本建築学会やその他の研究会に積極的に参加し評価法構築に向けた情報収集を行う。
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