都市木造建築を実現するCLTパネルの高強度・高剛性接合法の開発と構造設計法
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19K22001
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 23:Architecture, building engineering, and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
前田 匡樹 東北大学, 工学研究科, 教授 (30262413)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
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| Keywords | CLT（直交積層板） / 接合部 / 都市木造建築 / 小幅パネル / 低炭素社会 / CLT / 木造都市建築 |
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| Outline of Research at the Start |
地球環境にやさしくサステナブルな都市を実現するために、新しい木質材料であるCLT(Cross Laminated Timber)を用いて中高層ビルなど都市建築物を実現するために、CLTパネル同士を接合し大規模建築を構成するための接合部を開発する。
鋼板とボルトを用いて、施工性に優れ、地震国日本の建築に必要な強度・剛性を有する接合部とすることを目標に、要素実験、及び、CLT壁の実験を行い、構造性能評価法・構造設計法を開発する。
これにより、低炭素・再生可能社会に適する都市建築の普及に貢献する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究の対象は、仙台などの大都市の中心市街地に多く見られる3階建～10階建程度の集合住宅（マンション）、オフィスビル、商業施設、学校などの一般的な建築である。これらの建築の壁や床をCLTパネルを用いて構成する場合の接合部を開発する。現在主流の木質部材の接合法は、プレートやピン、釘、ネジ等の金物を使用するのが主流である。しかしながらこれらの接合法では、剛性・強度の高い金属が木材にめり込みや割れが発生し、繰り返し力が作用するうちにゆるみが生じる。そこで、本研究では、応募者が開発したCLTパネルに設けた切り欠き（凹部）に木ダボを嵌め込みかみ合わせる工法や、少数のドリフトピンと鋼板で接合する新しい接合形式を対象として、要素実験及び部材実験を行い、破壊性状や変形性能を把握し、接合部の設計法を開発する。木材同士をかみ合わせることにより、金属を用いる場合に比べ接合面での応力集中が緩和され、木材に損傷が生じないことから、高強度・高剛性で繰り返し載荷に強い接合部が実現できる。2017年に行った接合部要素の予備実験の結果では、木ダボ形式接合により在来型に対して、7倍の高剛性と1.6倍程度の強度が得られることが分かっている。
研究は、以下に示すように、①接合部の設計法：接合部の形状、寸法、ダボの材種をパラメータとした要素実験を行い、接合部の設計法の開発、②CLTパネルの性能評価：パネル内へ複数の接合部を配置する場合の影響や協働効果、パネル全体の面内剛性や耐力などせん断特性の評価、③提案型接合部を用いた構造システムの検討、④CLT中高層建物の構造設計法の提案という流れで実施し、①及び②については、実験により評価法・設計法を開発するためのデータが得られ、③及び④の基礎資料が得られ、2年目に継続して検討する準備が整った。
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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
木ダボ接合部については、実験を完了し、性能評価や設計法の提案を行った。
ドリフトピンと鋼板による接合部ついては、ドリフトピンの木材へのめりこみ試験、接合部の要素実験、提案接合部を用いた耐震壁の実験などを行い、順調に成果が出ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2年目の2020年度については、提案型接合部を用いた構造システムの検討、及び、CLT中高層建物のプロトタイプの設計に取り組み構造設計法の提案へとつなげている予定である。
研究は、おおむね順調に進んでいたが、コロナウィルスの拡大により、情報収集や研究打合せのための出張が難しい状況であり、追加の実験などに遅れが出る可能性がある。
したがって、プロトタイプ建物御設計検討など解析的な研究を先行して進めていく予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
