| Project/Area Number |
22K04406
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 23010:Building structures and materials-related
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| Research Institution | Miyazaki Prefectural Wood Utilization Research Center |
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Principal Investigator |
中谷 誠 宮崎県木材利用技術センター, その他部局等, 主任研究員 (90433143)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森 拓郎 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (00335225)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 長期性能 / 割裂強度 / せん断強度 / 支圧強度 / DOL試験 / クリープ試験 / せん断 / 割裂 / 支圧 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は研究期間を3年間として、木質構造のボルトおよびドリフトピン接合部の木材側の耐力発現に係わるせん断、割裂、支圧強度（めり込み）について、長期的な強度を解明するDOL試験、長期的な変形を解明するクリープ試験を実施する。本研究により、耐力発現に係わる各性能について、初期強度からの低減率（荷重継続時間の調整係数）および長期的な変形挙動を解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は木造建築物を長期間安全に使用していくため、ドリフトピンやボルトなどによる一般的な接合形式の長期的な強度性能と変形挙動について明らかにすることを目的としている。現状、接合部の設計では木材の長期性能に依存するとされ、長期的な強度は短期強度の0.55倍、長期的な変形量は初期変形量の2倍とされている。これらは米国における小試験体の実験結果がベースになっている。本研究でターゲットとする曲げ降伏型接合部における木材側の耐力発現は、せん断、割裂、支圧強度（めり込み）であるが、その長期的な性能に関する研究例はほぼ皆無である。そこで本研究では、せん断強度と割裂強度の長期性能を解明するDOL試験、せん断変形と支圧変形の長期性能を解明するクリープ試験を実施している。長期的な割裂強度を検証するDOL試験は、試験体全18体の中で14体が試験を終了しており、せん断試験は全18体が試験を終了しており、追加の試験を検討している。これまでの試験結果から、建設省告示第1446号に則った解析より算出される荷重継続時間の強度調整係数は、割裂及びせん断ともに現行の設計規準に対して安全側の評価となっている。今後、継続中の試験結果を含めて詳細に考察を行う。長期的な変形性能を検証するクリープ試験は、恒温恒湿室内に設置したテコの原理によるレバー式の引張型試験装置により試験をスタートさせている。これまでの結果より、温湿度が変化する室内環境下における測定値と比較して、木材の含水率変化による変形を含まないため、せん断や支圧など極めて小さな変形量の推移を計測する試験においても、クリープ変形のみを評価できることが分かった。これらの研究成果の一部は学術論文に掲載され、また2024年度日本建築学会大会において発表する予定となっている。
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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
研究期間3年間の2年目である今年度は、長期的な割裂強度とせん断強度を検証するDOL試験、そして長期的なせん断変形と支圧変形を検証するクリープ試験を実施した。各試験は今年度の当初計画通りに進めることができている。具体的な研究の進捗状況は以下の通りである。
長期的な割裂強度を検証するDOL試験は、宮崎県木材利用技術センターで実施中であり、事前のコントロール試験より設定した3条件の荷重レベル（短期最大荷重の90％、80％、70％）について各6体（全18体）の試験を実施し、このうち14体について試験が終了し、4体について試験を継続している。せん断試験は広島大学で実施中であり、全18体の試験が終了しており、新たな試験体の追加を計画している。これまでの試験結果から、割裂強度及びせん断強度ともに、長期的な強度性能について概ねその傾向が明らかになっている。今後、新たな試験結果を含めて考察を行う。
長期的な支圧変形とせん断変形を検証するクリープ試験は、恒温恒湿室内に新たに設置した2台のテコの原理を利用したレバー式の引張用試験装置により試験をスタートさせている。試験方法の概要について、支圧試験は試験体中央に取り付けたドリフトピン1本に荷重が加わると木材にめり込む形状とし、せん断試験は十字型形状の試験体の両側突起部分を試験機の治具に引っ掛けて引張することでせん断変形が生じるようにした。負荷する荷重は、同一の材料からクリープ試験体と隣り合う位置で採取したコントロール試験体による短期試験結果より定めた。両試験ともに2箇所の測定位置を設けており、現在も試験を継続中である。今後、測定された変形量と荷重継続時間の関係より、長期的な変形性能の解明を行う。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究最終年となる来年度の年間計画について、長期的な割裂強度及びせん断強度を検証するDOL試験、そして支圧変形及びせん断変形の長期的な推移を検証するクリープ試験は、現在実施中の試験を継続する。そして、それらの試験結果より、割裂、せん断、支圧に関する長期性能を明らかにするとともに現行の設計規準と比較することで、長期利用に関する安全性について考察することを目標とする。
DOL試験について、割裂強度は試験中の試験体4体について試験を継続し、試験期間1年間を目安として試験を終了する予定であり、せん断強度は追加の試験体について試験を実施する予定である。そして、既に得られた試験結果と合わせて、建設省告示第1446号の手法に則り荷重継続時間の調整係数を算定し、現行の基準との比較を行う。支圧及びせん断のクリープ試験は、恒温恒湿室内に設置した試験装置を用いて、温湿度一定環境下での長期変形量の推移を測定する。試験期間は6ヶ月間程度を想定しているが、今後の試験結果によっては測定結果の信頼性を高めるために試験体数を増やすことも検討している。そして、クリープ試験の結果から得られた変形量の推移より長期変形量の推定を行い、初期変形量に対する長期変形量の増大率となる変形増大係数を、支圧変形及びせん断変形のそれぞれについて明らかにする。これらの試験結果を現行の設計規準と比較することで、長期的な利用に関する安全性について考察を行う。
本研究成果よりドリフトピンやボルトなどによる曲げ降伏型接合部の長期的な強度及び変形の推移を検討することで、木造建築物の長期利用に対する信頼性の向上に大きく寄与することができると考える。
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