ブックタイトル竹中技術研究報告書No70

概要

竹中技術研究報告書No70

竹中技術研究報告No.70 2014TAKENAKA TECHNICAL RESEARCH REPORT No.70 20143構造関連の技術開発Development of Structural Technology宇佐美徹Tetsu Usami＊1楠寿博Toshihiro Kusunoki＊2栗原嵩明Takaaki Kurihara＊3燃エンウッドは，集成材の心材に燃え止まり層と燃え代層を有する断面を持つが（Fig. 1），構造的にどの部分まで有効であるかや断面としての一体性に課題を持つ．それに加え，一般的に空間を広くとるのに伴い部材断面が大きくなるが，3層構造の燃エンウッドを使用する大断面木質構造ではより断面が大きくなることから，階高を抑えるために必然的に梁の貫通孔が必要となる．しかしながら，この種の研究は希薄であり設計手法がない．また，梁断面を大きくすることなく大スパン化を実現できる技術のニーズも高い．さらに柱－梁接合部や柱脚は，燃え代層や燃え止まり層の存在から接合金物とのディテールが複雑になり，かつ必要な性能を確保する必要がある．以上から，下記の項目について構造実験を実施し，力学性能を把握することとした．1．燃エンウッド部材の基本的な構造性能（圧縮性能，曲げ性能）2．梁部材の設計合理化に伴う構造性能（有孔梁，合成梁）3．接合部の構造性能（柱－梁仕口部，柱脚）Fig. 1燃エンウッド（柱）の断面模式図Cross section of fire resisting woodelement3.1燃エンウッド部材の基本的な構造性能Structural Performance of Fire Resisting Wood Members燃エンウッドは3層構造となっているが（Fig. 1），火災後に燃え止まり層と燃え代層は構造的に機能しないと考え，現状の設計では芯材のみを構造体として利用している。しかしながら，火災に遭わなければ燃え止まり層，燃え代層により剛性や耐力が上昇すると考えられ，この性能を構造設計に見込むことで部材断面の低減が期待できる。一方，燃え止まり層のモルタルバーは芯材にビス止めされるのみで，モルタルバー周囲には1mm程度の空隙があり，また燃え止まり層はモPhoto 1燃え代層・燃え止まり層の接着状況Bonding process of surface layer andルタルバー間の幅50mm以下の集成材部分を介してのみ芯材と接着さload-bearing partれるので（Photo 1），断面の一体性に疑問がある。これにより，燃え止まり層の集成材部の破壊が先行し，早期の耐力低下や燃え代層の脱落が懸念された。そこで，実験によって燃エンウッドの基本的な構造性能を把握することにした。ここで，確認すべき事項は以下の2点である。・燃エンウッド全断面の耐力・剛性が芯材断面の耐力・剛性を上回ること・試験体が破壊するまで燃え止まり層が分離脱落しないこと（1）圧縮性能先にも述べたが，燃エンウッド部材は芯材のみで設計を行うこととしており，柱部材では鉛直荷重がまず芯材に作用し，燃え止まり層を介して燃え代層に伝達されると想定している。圧縮実験では直接荷重を受ける芯材部の変形に燃え代層の変形が追従し，所定の構造性能が発揮されるか否かを確認した。Photo 2に加力状況を示す。上下の芯材端面を凸状にして軸力が芯材を介して燃え代層に伝達される状況を再現した。実験の結果，試験体の性能は燃エンウッドの全断面の性能には達しなかったものの，剛性，耐力ともに芯材の性能を上回ることを確認した。最終破壊は，芯材の圧壊に伴い燃え代層が押し割られ急激な耐力低下に至ったが，その段階まで燃え代層と芯材が分離することはなかった。＊1技術研究所構造部架構システムグループ長博士（工学）Group Leader, Research & Development Institute, Dr. Eng.＊2技術研究所構造部架構システムグループ主任研究員博士（農学）Group Chief Researcher, Research & Development Institute, Dr. Agr.＊3技術研究所架構システムグループ研究員Researcher, Research & Development Institute19