| 研究課題/領域番号 |
26850107
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
澤田 圭 北海道大学, (連合)農学研究科(研究院), 助教 (10433145)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 釘引抜き性能 / めり込み性能 / 腐朽 / 腐食 / 質量減少率 / 釘径変化率 |
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| 研究実績の概要 |
木質構造釘接合のせん断性能には主材からの釘引抜き性能とめり込み性能が大きく寄与するため、平成２６年度は木材腐朽に伴う釘引抜き性能およびめり込み性能の変化を調べた。
木造住宅の釘接合には鉄釘を用いることが多く、そのような釘接合が腐朽環境下にあるとき、木材には腐朽が発生し、釘にはサビが生じる。腐朽は木材の強度を大きく変化させ、サビの発生は釘引抜き耐力を増加させることが知られている。そこで腐朽とサビを定量的に評価し、腐朽とサビの同時発生が釘引抜き挙動に及ぼす影響を明らかにした。主材に強制腐朽処理を施し、主材からの釘引抜き試験を行い、引抜き耐力および最大荷重後の引抜け挙動を調べた。木材の腐朽度は質量減少率、ピロディンを用いたピン貫入値、レジストグラフを用いたキリの穿孔抵抗値によって調べ、鉄釘の腐食度は釘径変化量、質量変化率、表面粗さ変化率によって調べた。引抜き耐力や引抜け挙動に影響する腐朽度および腐食度の種類は異なり、材質変化に伴う引抜き性能の低下メカニズムが明らかとなった。
釘引抜き耐力についてはサビの影響に関する報告が行われているが、釘のサビの有無と木材のめり込み強度の関係についてはデータが不足している。そこで、鉄釘および防錆処理した釘を用いて、腐朽およびサビの有無が釘を用いためり込み性能に及ぼす影響を調べた。めり込み性能は繊維平行および直交加力の側面抵抗試験によって調べた。木材の腐朽度は質量減少率によって測定し、鉄釘の腐食度は釘径変化量によって測定した。腐朽度によってめり込み挙動が大きく変化した。腐朽度の影響は釘引抜き耐力よりもめり込み強度の方が大きいことが明らかとなった。
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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
本研究は、木質構造釘接合に腐朽が生じた際における、残存性能の評価を目的としている。この評価を行うため、平成２６年度は、木材腐朽に伴う釘引抜き性能およびめり込み性能の変化を調べることを計画した。
引抜き試験に対する計画は、腐朽度（質量減少率、ピロディン値、レジストグラフ値）を調べ、釘接合近傍の腐朽度と釘引抜き性能との関係を調べることであった。平成２６年度は、柾目面および板目面に釘を打ち込んで釘引抜き試験を行い、木材の腐朽度（質量減少率、ピロディン値、レジストグラフ値）および釘腐食度（釘径変化量、質量変化率、表面粗さ変化率）を測定し、釘接合近傍の腐朽度および腐食度と主材からの釘引抜き性能との関係を調べた。釘引抜き性能に関する研究は計画以上の内容を実施することができた。
めり込み試験に対する計画は、先孔を設けた割れのない試験体と、釘の打ち込みによって割れが生じた試験体間で腐朽時のめりこみ性能を比較することであった。平成２６年度は、繊維平行および直交加力形式の側面抵抗試験を行い、木材の腐朽度（質量減少率）および釘腐食度（釘径変化量）を測定し、加力方向別のめり込み性能と腐朽度および腐食度との関係を調べた。本試験体は腐朽処理方法の制約上小さめの寸法となり、先孔無しで釘を打ち込むと試験体に割裂破壊が生じた。そのため、釘の打ち込みによって割れが生じた試験体を作製するために小さめの先孔を設けたことは計画内容と若干異なるが、その他については計画通りに研究を実施することができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成２６年度の研究から釘引抜き性能およびめり込み性能に影響する腐朽と釘の腐食を評価する因子が明らかとなった。今後はこの因子を用いて木材と釘の材質変化を評価していく。腐朽処理については想定通りに実施することができたため、平成２７年度は釘接合に腐朽処理を施す。
平成２６年度の研究から、腐朽に対する影響は引抜き耐力とめり込み強度間で差が生じた。各耐力は釘接合のせん断抵抗メカニズムに影響するため、引抜き抵抗が大きい釘接合と小さい釘接合間で腐朽下の釘接合せん断性能に差が生じることが予測される。せん断抵抗メカニズムは主材への打ち込み長さによって変化させることができるため、平成２７年度は異なる主材への打ち込み長さと側材厚を持つ釘接合に対して強制腐朽処理を施し、一面せん断試験を行う。部材寸法別に釘接合部のせん断挙動を整理し、木材の腐朽度および釘の腐食度と比較することによって、釘接合のせん断抵抗メカニズムの変化を調べる。
釘接合一面せん断試験は繊維平行加力および直交加力形式で行う。加力方向によって試験体の破壊形状は異なる。加力方向別に腐朽が生じた釘接合のせん断挙動を整理することで、釘接合の終局時の性能と腐朽の関係を調べることができると考えられる。加力方向や主材への打ち込み長さを変化させて行った釘接合試験の結果と、材料試験である釘引抜き試験およびめり込み試験の結果を用いて、各々比較検討することで、腐朽条件下に置かれた釘接合のせん断抵抗メカニズムの変化を明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成27年3月納品、4月払い分にて物件費で執行済み。
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| 次年度使用額の使用計画 |
4月払い分にて物件費で執行。
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