Evaluation of strength performance of CLT resisting wall with opening

Research Project

Project/Area Number	22KF0275
Project/Area Number (Other)	22F22728 (2022)
Research Category	Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Allocation Type	Multi-year Fund (2023) Single-year Grants (2022)
Section	外国
Review Section	Basic Section 23010:Building structures and materials-related
Research Institution	Hiroshima University
Principal Investigator	森拓郎 (2023) 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (00335225)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	MESTAR MOHAMMED 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 外国人特別研究員
Host Researcher	森拓郎 (2022) 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (00335225)
Foreign Research Fellow	MESTAR MOHAMMED 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
Project Period (FY)	2023-03-08 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000) Fiscal Year 2024: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000) Fiscal Year 2023: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000) Fiscal Year 2022: ¥300,000 (Direct Cost: ¥300,000)
Keywords	CLT / モデル化 / 計算モデル / 中大規模木造 / 壁式 / 開口壁 / 構造計算 / 耐力壁
Outline of Research at the Start	建築分野で近年注目されている木造の非住宅への利用において、注目されているCLTを壁として採用した際の強度性能を評価し、窓などの開口がある場合の評価方法を実験、解析的に検討することを目的とする。すでに提案されているものがあるため、CLTの厚みや樹種による違いを評価方法に組み込むことで、世界中の多くのシチュエーションで用いられるものを目指す。
Outline of Annual Research Achievements	つくば市の建築研究所にて受け入れを承諾してくれている中島氏の指導の下、2層試験が可能な施設を利用して、有開口の1階仕様と1階仕様に床を配置したもの、1階仕様に床を配置したものを2層とした2階仕様の3体について繰り返し実験をおこなった。1階仕様と1階仕様に床ありとの比較をおこなうことによって、床剛性の寄与がわずかではあるがあることがわかった。2層の試験体においては、2階部分の剛性が若干低くなるために、1階と2階の変形が等しくなるように加力することで、それぞれの層の性能を比較できる形で実施できた。本実験における1層床ありの試験体と2層実験の1階部分は、ほぼ同じ性能を示した。その結果、2階に大きな水平力を負担させなければ、それほど大きな影響がないことがわかった。しかし、壁基礎の接合に用いているボルトの引き抜き力は単純に足し合わせ分の負担となっているため、ボルトの性能が重要であることが確認された。また、DICによる壁やまぐさのせん断や曲げ変形などについてもデータの蓄積をおこなうことができた。このデータについては計算モデルを考える際の変形比率が、各種材料の剛性とどのように関係するかということについて、まとめる際に重要となると考えており、貴重なデータの蓄積となったと考える。現在は、これらのデータの概略的な整理が終わり、論文執筆の準備と、詳細検討を進めている。国際会議で発表のフルペーパーにて提案している計算方法の2層への拡張も進めており、1層については、計算値が合っていることが確認されており、現在床の性能付与についての改良を進めている。今回の実験結果の概要については、2024年の日本建築学会での発表に向けて梗概の提出も終わっている。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 2023年8月に費用の変更届を提出し、2024年に計画していた試験費用を2023年に合算して使用することで、有開口CLTの1層の床なしと床あり、2層の有開口CLT耐力壁の試験を実現した。試験体の輸送などに配慮することで、費用を押さえることで、2層の試験にこじつけた。また、建築研究所にすでに設置されている試験機や治具を駆使することで、これらの費用についてもおさえることができた。その結果、上記のような3種類の比較可能な試験を実施することができた。また、1層の床あり有開口CLT壁の剛性および降伏、最大耐力、ボルト軸力の簡便な計算方法は提案されておらず、本実験により、この検討にずいぶんと近づけている。加えて、1層の床なしも実施していることから、実験的な考察も進めている。また、2層の試験ができたことで、2層の計算モデルの解答を得ることもできており、最終年度にこれらの計算方法の提案ができればと考えている。単純な実験結果としても非常に重要なデータが蓄積できたと考えており、概ね順調に進んでいると判断している。
Strategy for Future Research Activity	2023年度に実施した試験体の部材から取り出した、計算に必要な材料および接合試験を実施する予定である。まずは、まぐさと床の曲げ剛性に関する実験を実施し、その後引きボルトの接合部、床のめり込み試験や壁に用いた材料せん断試験などを実施する。実験の一部については、2023年度と同じように、建築研究所の施設を利用させてもらう予定である。これらのデータを元に、床を含めた場合の計算モデルの構築を進め、この成果を元に2層とした場合の計算モデルの構築もおこなう予定である。これらの成果をまとめて、実験結果をまとめたものと計算モデルの提案の2本の論文の投稿を検討している。併せて、国際会議の発表と日本建築学会の発表を予定している。