大規模木質構造接合部を意図した木材の曲げ・せん断耐力性能評価

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 22K05769
• 研究機関: 大阪産業大学
• 研究代表者: 北守 顕久 大阪産業大学, 工学部, 准教授 (10551400)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: 木材の強度特性 / 切り欠き / せん断強度

研究実績の概要

本研究では、構造物において木材をより適切に使用するための基礎的知見として、耐力性能が実態よりも不当に低減されて評価されている可能性のある、切り欠きを有する部材の曲げ、せん断の強度性状について調査を行い、可能であればより実設計に即した有用な低減の係数を提案し、さらに耐力低下に対する有効な補強方法を提案することを目的としている。その手段として材料実験と合わせて画像相関法による応力分布の評価を行う。
研究初年度である2022年においては、特性値や応力分の影響を評価する手法を確立するための検討を行った。切り欠きを持つ木材のせん断強度を対象とし、無欠点スギ材を用いた静的逆対称4点曲げ試験法による評価を行った。せん断面下部に試験体せいに対する比率をパラメータとした切り欠きを設けた試験体について、その表面にランダムドットを塗布した試験体側面からの定点インターバル写真撮影を行いつつ、万能試験機を用いて破壊まで加力を行った。撮影画像をもとに、画像相関法によるひずみ解析を試み、試験体表面のせん断ひずみ分布を計測するとともに、得られた荷重―変形関係から計算される見かけの応力―ひずみ曲線と照らし合わせることで、各部位の応力度を算出を試みた。その過程において、画像解析に用いるための事前処理であるランダムドットの塗布の方法や、写真の撮影手法について、最適な条件を模索する検討を行った。その結果、試験体表面の応力分布をおおむね計測可能であることが明らかとなった。

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

おおむね研究計画に沿った検討を行っている。初年度の目標であった試験体表面に対するペイントやランダムドットの付与方法など、木材に適したDICによる評価手法の確立に関してはおおむね満足する成果が得られていると判断する。一方で試験体の形状に関するパラメータの設定が多く、切り欠き形状が耐力性能に与える影響については、実験の実施とその結果の解析がやや遅れている。今後ペースアップしつつさらに検討を進める予定である。

今後の研究の推進方策

研究計画に沿った検討を行う予定である。初年度に実施した実験結果の解析が未完了なものがあるため、これらについて早急に実施する。また、本年度はこれまで実施した2次元形状の試験体に加え、3次元形状の試験体を実験対象として取り扱う。このため、応力分布の計測方法にも影響があると考えられるため、適切な実験手法・計測手法の確立と照らし合わせながら研究を進める予定である。

次年度使用額が生じた理由

計画では初年度に試験治具等の費用を多く計上していた。しかし、手持ちの治具の工夫により研究初年度の実験についてはおおむね対処が可能であったため、この分が残額となった。また、旅費として計上していた金額が、コロナ流行などの問題により使用しなかったことも次年度繰り越し額が増えた原因である。
研究二年目には、データロガーなど高額計測機器を購入予定である。研究申請時に計上した予算よりも減額された助成額となったため、繰越金額と合わせてこれらの機器を購入する予算としたい。