2013 Fiscal Year Research-status Report
豪雪地帯の既存木造建築物の倒壊を防止する耐雪補強設計法の開発
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25420594
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Kanazawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
西村 督 金沢工業大学, 環境・建築学部, 教授 (30367445)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
後藤 正美 金沢工業大学, 環境・建築学部, 教授 (40170469)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 豪雪 / 木造建築物 / 座屈 / 倒壊 / 捩り剛性 / ほぞ仕口 |
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| Research Abstract |
本年度の研究課題は、破壊を考慮した兜蟻仕口の解析モデルの構築である。小屋梁のせん断割裂時の剛性低下を考慮した兜蟻仕口の数値解析モデルを提案し、そのモデルを架構の崩壊解析法に組み込む計画であった。
申請者らの研究経過より、架構が倒壊する際、架構全体が曲げ捩れ変形する座屈により、柱が梁間方向に倒れるだけでなく、捩れ変形する可能性が指摘された。積雪に対する架構の鉛直耐力は、軸組部材の接合剛性が支配因子となる。特に、小屋梁端部の兜蟻仕口の剛性・耐力、もしくは高軸力状態の柱端部仕口の剛性・耐力である。木造建築物の構造設計では、柱－横架材間の仕口の捩り剛性は期待せず、無視している。無視しているとは、有限小の抵抗を持ちながら、捩れ自由度を拘束して捩れないと仮定している。この仮定は、ほぞの捩り抵抗の大きさによっては、危険側に鉛直荷耐力を評価してしまう。
柱の捩り抵抗は、母材の捩り剛性に比べて小さいほぞの捩り剛性に依存する。ほぞ仕口の捩り抵抗は実験的に検討されているが、剛性および耐力を定量化可能とする力学モデルは提案されていない。平成25年度は兜蟻仕口の数値解析モデルより先行して、柱の捩り抵抗モデルを構築するため、ほぞの長さをパラメータとする接合部の捩り実験を実施した。その結果、1) ほぞの長さが長い方が捩り剛性、最大耐力、耐力低下は大きく、逆に残留回転角は小さい。2)ほぞの損傷として、隅部の破損、ほぞ付け根の割裂、繊維方向の割裂が確認された。ほぞ隅部の破損は、ほぞの長さが80mmを超えると現れない。3)トルク－回転角の復元力特性は、耐力低下を伴う完全弾塑性体としてモデル化される。ことを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度、申請時の研究計画を再考し、一部を見直した。積雪に対する架構の鉛直耐力は、小屋梁端部の兜蟻仕口の剛性・耐力、もしくは柱の剛性・耐力が支配因子となる。架構全体の座屈安全性に対しては、高軸力状態の柱の剛性評価の検討を優先すべきであった。
その結果、研究実績で示した研究経過から、予定していた兜蟻仕口の数値解析モデルに先行して、柱の捩り抵抗モデルを検討する実験を実施した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度の研究課題は、全体架構の崩壊モード評価法の構築である。
まず柱の捩り抵抗モデルを検討後、兜蟻仕口の数値解析モデルに着手し、仕口耐力と崩壊モードの相関分析を行う。この目的は小屋梁、柱仕口耐力と崩壊モードとを関係付ける支配パラメータ（蟻の形状寸法など）を見出すことにある。
引き続いて、支配パラメータから定まる仕口耐力と崩壊モードを分類する評価式を提案する。
年度の最終成果として、崩壊モードの分類評価式の妥当性を検証するために、小型木造架構の鉛直載荷実験を実施し、想定された崩壊モードが現れるかを確認する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
支出額はほぼ予算額であったが、予定されていた実験が小規模に変更され、実験消耗品の購入額が少なかったため。
平成26年度は、規模の大きな検証実験を計画しており、実験消耗品として700,000円、調査および研究成果発表の国内旅費として300,000円、研究補助への謝金として200,000円、論文投稿費として100,000円を予定している。
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