| 研究課題/領域番号 |
19K15081
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| 研究機関 | 石川工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
本間 小百合 石川工業高等専門学校, 建築学科, 講師 (60772499)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 薄鋼鈑 / 木質軸組 / 制震部材 / 方杖型 / 鋼製ダンパー |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、木造軸組に適用できる安価で施工が容易な制震機能付き補強部材の提案をすることである。そのため、軸組の主架構に損傷を与えないような補強部材の剛性と耐力並びに制震要素としての効果を力学的根拠に基づき示す必要がある。この全体の研究目的に対して、初年度の研究目的は、木造軸組架構用靭性型方杖の単調引張載荷実験を行うことである。
具体的には、これまでに筆者は、鋼構造骨組の柱や梁部材の接合部周りに取りつくような方杖型の部材に制震機能を付加させた靭性型方杖の一連の研究を行ってきた。同方杖は、主架構から方杖部材に受ける軸力を同方杖内でせん断力として伝達されるため、部材内に設けた櫛状の抵抗部でせん断変形を可能とし、この変形性能を生かして制震効果を発揮するシステムが付加されている。その制震機能を木造軸組に適用させるため、研究の端緒として、薄鋼鈑(0.8㎜)を用いた靭性型方杖の単調引張載荷実験を行った。また、これまでに提案してきた靭性型方杖の力学的挙動から定義された力学モデルによる耐力及び剛性評価も併せて行った。
薄鋼板による実験では、従来の靭性型方杖と同様に抵抗部分であるストラットが機能することが確認できた。また、力学モデルから同方杖に対する降伏耐力及び初期剛性がおおむね評価できることが確認できた。これは、研究の第一段階として、木造軸組の仕口部とのバランスを考えた靭性型方杖の最も重要な点が明らかにできたと考えられる。しかし、安定した制震部材としての挙動といえるためには、今後地震時の挙動を意識した圧縮・引張の繰り返し挙動下でも既往の力学的モデルによる評価がきるかを確認する必要があるため、翌年度では、この繰り返し挙動に着目し、実験を遂行していくことを目指している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究課題の進捗状況について、おおむね予定通りである。当該年度では、研究計画通り、木質架構用の靭性型方杖の単調引張載荷実験を遂行し、翌年度に向けての実験計画を立てた。木質架構用靭性型方杖の単調引張載荷実験において、これまでに提案された力学モデルと実験結果との検証を行い降伏耐力と初期剛は力学モデルからおおむね評価できることが分かった。しかし、従来の靭性型方杖には見られなった挙動として、見かけの最大耐力後、面外ねじれ挙動を確認した。この挙動についての発生原因の究明が、ダンパー性能を評価する上で重要となるため、新たな課題となった。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究課題の今後の推進方策は、「木造軸組架構用靭性型方杖の復元力特性の解明」と題して、木造架構用靭性型方杖の繰り返し載荷実験を行う。申請者は、これまでの研究で鋼構造骨組に用いられた靭性型方杖に対する耐力・剛性評価に対して力学モデルを提案してきた。その適用方法として、従来の重量鉄骨製の靭性型方杖の代わりに、薄鋼鈑を用いることで耐力・剛性に対して木造軸組耐力に関して調和を図る様な靭性型方杖を作製し、単調引張載荷実験を遂行した。
薄鋼鈑による同方杖に対して、これまで提案してきた重量鉄骨製の靭性型方杖対する力学モデルにより、降伏耐力と初期剛性評価を、おおむね評価できることが分かった。しかし、薄鋼板を用いたことによる見かけの最大耐力後の面外ねじれ挙動を確認し、新たな課題もこの単調引張載荷実験から得られた。薄鋼板製ダンパーとした時に、面外ねじれ挙動がダンパー性能にどのような影響を及ぼすかを明らかにする必要がある。
今後の推進方策として、当初の研究計画通り次年度は薄鋼板による靭性型方杖の繰り返し載荷実験を行い、安定した履歴曲線に対し面外ねじれ挙動がどのように影響するかを確認するために抵抗部であるストラット部分に着目したストラットの繰り返し載荷実験を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当該助成金が生じた状況については、翌年度に大掛かりな実験治具（試験体の他、載荷フレーム、オイルジャッキ、補剛材、ピン、ひずみゲージ等）が必要であったため、翌年度予算と調整し、力学モデルや解析で試験体形状を極端に厳選して単調引張実験を行ったためである。
当該年度に調整した助成金と合わせて、翌年度では繰り返し載荷装置を用いて載荷実験を行う予定である。
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