木質構造接合部のぜい性破壊の低減に関する基礎的研究

• 研究課題/領域番号: 03660164
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 林産学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 有馬 孝礼 東京大学, 農学部, 助教授 (10144057)
• 研究分担者: 中村 昇 東京大学, 農学部, 助手 (30180384)
• 研究期間 (年度): 1991
• 研究課題ステータス: 完了 (1991年度)
• 配分額: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円); 1991年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
• キーワード: 接着接合 / 機械的接合 / ぜい性破壊 / ラグスクリュウ / フェイルセイフ / 粘着剤 / 局部圧潰 / 割裂

研究概要

木質構造の他構造と著しく異なる点は接合の“あそび"と局部塑性およびせん断や割裂ようなぜい性破壊が混在することにある。接着接合は一般に変形が少ない剛なものとしてみられる反面、ぜい性なものととらえられている。また、釘やボルトなどの機械的接合では、初期の段階から局部的な弾塑性を介し、木部の圧潰が生じるときは塑性的で、比較的粘りのある抵抗を有するが、せん断や割裂が主体になるときわめて脆い性状を示す。したがって信頼性に乏しく、剛性の低いものとして安全率をきわめて高くすることを余技なくされている。本研究ではぜい性破壊の生じやすい接着接合に“あそび"の少ない機械的接合を併用した粘りを付与した場合と、機械的接合部に粘着剤を併用し瞬間的な力に対する剛性と破壊エネルギ-の増加、局部に集中させないでぜい性破壊の生じにくくさせた場合を検討した。
1.接着接合にラグスクリュウによる“あそび"の少ない機械的接合で粘りを付与したときは接着接合にみられる急激なぜい性破壊は緩和され力の伝達をスム-ズに局部圧縮のような塑性機構に移行させることが可能であることを認めた。併用接合の場合、フェイルセイフとして評価が可能であると思われるので、接着接合単独より許容耐力をあげる設計概念が考慮されるべきであろう。
2.機械的接合に粘着剤を併用すると粘着剤の粘弾性特性によって短時間では接着接合にみられるように伝達される力が全面に分散されるので局部的な力によるせん断や割裂といった脆さが緩和される可能性が認められた。また、接合部に減衰付与機構をもたすことは粘着剤の粘弾性特性によっているので、今後木構造の接合部に作用する力に対して分子設計で粘弾性の特性を変えることによって、その破壊形態と許容耐力評価体系への対応を考察する必要があろう。