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本研究では、木質構造が本来有する火災時耐力に立脚した耐火設計方法を構築するため、その構築に不可欠である柱梁接合部の火災時耐力の解明に取り組んだ。構造用集成材による梁端ピン接合部で木材が割裂・せん断破壊する場合の火災時耐力と破壊メカニズムを把握した上で、防火被覆なしでも火災発生から長時間破壊しない接合部の耐火補強方法を提案することとした。成果目標は、梁端ピン接合部に関して、1)木材が割裂・せん断破壊する場合の火災時耐力と破壊性状の把握、2)樹種・梁断面寸法・接合部仕様の影響把握、3)数値解析に用いる火災時回転バネモデルの提案、4)火災発生から長時間破壊しない耐火補強方法の提案であった。
本年度は、カラマツ構造用集成材を用いた木質構造フレームの載荷加熱実験を実施した。この実験では、柱梁接合部の熱的な耐火補強を弱くした試験体を含めて、梁端ピン接合部の回転剛性および破壊性状を検討した。また、1時間を超えて加熱し続ける実験を加えて、接合部がフレームの耐火性能に及ぼす影響を把握した。更に、当該接合部の温度性状を予測するための伝熱解析モデルを提案し、実験より得た温度結果を追跡できることを示した。
また前年度までに実施したドリフトピン接合部の高温要素実験結果から、スギとカラマツの高温時支圧強度とめり込み剛性に基づく数値解析モデルを提案した。更にそのモデルを用いて火災時に梁端ピン接合部を半剛接合と評価するための回転バネモデルを提案し、木質構造フレームの実験結果と比較し、その妥当性を確認した。また当該接合部の有限要素解析も平行して実施し、その解析に用いる力学的特性モデルを検討するとともに応力分布を考察した。
以上、木質構造フレームの火災時耐力に及ぼす樹種・梁断面寸法・接合部仕様の影響を明らかにし、その火災時倒壊時間の予測に必要となる解析モデルを提案した。
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