| 研究課題/領域番号 |
23K26247
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| 補助金の研究課題番号 |
23H01553 (2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分23010:建築構造および材料関連
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| 研究機関 | 大阪公立大学 |
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研究代表者 |
岡本 滋史 大阪公立大学, 大学院生活科学研究科, 講師 (20769806)
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| 研究分担者 |
秋山 信彦 国立研究開発法人建築研究所, 材料研究グループ, 主任研究員 (20806054)
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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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
2025年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2024年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2023年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
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| キーワード | 建築構造・材料 / 木質構造 / 孔 / 切り欠き / 割裂 / 円形孔 / 角孔 / 集成材 / 製材 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
木質材料の梁に切り欠きや孔を設けると耐力は低下する。さらに、切り欠きや孔などが短い間隔で複数設けられると耐力は大幅に低下する。本研究では、木質材料の梁に様々な大きさの切り欠き、角孔、円形孔を1つ及び複数設けた場合の耐力を実験で確認し、有限要素解析を用いて耐力を推定できることを検証する。そして、実験と有限要素解析による検討結果をもとにして耐力設計法の確立を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、課題①切り欠きを１つ設けた梁の割裂耐力の計算法の提案、課題②角孔を１つ設けた梁の割裂耐力の計算法の提案、課題③切り欠き・角孔・円径孔を複数設けた梁の割裂耐力の低減率の提案、課題④切り欠き・角孔・円径孔を設けた梁の乾燥割れによる割裂耐力の低減率の提案である。２０２３年度は課題①②③について以下の検討を行った。課題①②については、切り欠き又は角孔を１つ設けた集成材の実大実験を行い、幅、高さ、および角のR加工の大きさの違いによる割裂耐力の傾向を調べた。そして、有限要素解析を用いて破壊力学のモード１とモード２の複合で検定することによって、すべての試験体の割裂耐力を推定できることが確認できた。モード１とモード２の複合ではモード２の影響が切り欠きを設けた梁では10%程度、角孔を設けた梁では30%程度あった。そのため、既存の計算式はモード１の影響しか考慮されていないため、切り欠きを設けた梁では既存の計算式で割裂耐力を概ね推定できたが、角孔を設けた梁の割裂耐力の推定は難しいことがわかった。課題③については、切り欠き又は角孔を２つ設けた梁の割裂が作用する位置の応力度を有限要素解析で求め、切り欠き又は角孔の距離による応力度の違いを調べた。切り欠きを２つ設けた梁については距離によって応力度の違いは見られなかったが、角孔を２つ設けた梁については距離によって応力度が異なった。この解析結果については、２０２４年度に実大実験を行い検証を行う予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
切り欠き又は角孔を１つ設けた集成材梁の割裂耐力の推定について、有限要素解析による方法と既存の計算式により推定できる予定であったが、既存の計算式では破壊力学のモード１のみしか考慮できていないためモード２も考慮した計算式を提案する必要があることがわかった。２０２３年度に提案できる予定だった切り欠き又は角孔を設けた梁の割裂耐力の計算法については、初等力学・破壊力学・有限要素解析を用いて２０２４年度に検討予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
２０２４年度に切り欠き又は角孔を２つ設けた集成材梁の実大実験を予定していたが、有限要素解析により切り欠きを２つ設けた集成材梁の実験をする必要がないと判断できるため、角孔を２つ設けた集成材梁の実大実験のみを行い、有限要素解析の結果と比較する予定である。その他に、角孔又は円形孔を３つ設けた梁の割裂耐力の低減率を有限要素解析を用いて検討、乾燥割れが発生した製材に切り欠き・角孔・円径孔を設けた梁の実大実験を行う予定である。
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