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CLT直交層におけるローリングシアーおよび北海道産CLTの面外せん断強度に関する研究

石原, 亘 北海道大学

2022.09.26

概要

先に述べた背景(1.1)を踏まえ,本論文では,“直交層ラミナのローリングシアー破壊”という,CLTに特有の現象に焦点を当て,CLTの面外せん断強度と接着せん断強度に関する実験的なデータ収集と考察を行った。また,面外せん断強度に関する実験については,道産CLT推進方針24)の下で利用拡大が予想されるカラマツおよびトドマツCLTを主な対象とした。以下に,第2章以降の内容について概要を記す。

第2章では,主要な国産針葉樹4種(ヒノキ(Chamaecyparis obtusa),カラマツ,スギ,トドマツ)のラミナについて,断面寸法および木取り,試験方法を統一した上で,ローリングシアー強度の樹種間比較を行った。また,複数の環境下で調湿した試験体を用意し,含水率がローリングシアー強度に与える影響について検証した。このほか,カラマツおよびトドマツのラミナについては,国内における一般的な断面寸法のラミナについてもローリングシアー強度を測定した。

第3章および第4章では,カラマツおよびトドマツCLTを対象に,実大サイズの試験体による面外せん断強度の評価を行った。第3章では,試験方法やスパン条件によってせん断強度がどのように変化するかを実験的に明らかにするとともに,第2章の実験より得られたカラマツおよびトドマツラミナのローリングシアー強度との比較を行った。第4章では,促進劣化処理により面外せん断強度がどの程度低下するのか,接着層および直交層ラミナの劣化状態の観察と併せて検証した。

第5章では,CLT直交層における接着せん断強度に焦点を当てた。JAS307917)に規定されているブロックせん断試験によって直交層の接着せん断強度を評価するとともに,ローリングシアーの発生を抑えた試験方法(加力方向を繊維方向に対して45度傾けたブロックせん断試験,直交層のねじり試験)による評価を行い,これらから得られる強度値や破壊形態の相違について検証した。

第6章では,第2章から第5章で収集したデータを総括した。また,得られたデータを現行の国内規格等に定められている基準や試験方法と照合し,提言および提案を行った。

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参考文献

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36) 石原 亘, 大橋義徳, 高梨隆也, 松本和茂: トドマツ・カラマツ CLT の強度性能評価 そ の3 面外せん断強さ. 日本建築学会大会学術講演梗概集, 構造Ⅲ, 2017, pp.118-119.

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113) 矢永国良, 相原庸夫, 藤田和彦, 槌本敬大: 再生正角縦継ぎ材の製造と性能に関する研 究 (第 2 報)工場端材を原料とした縦継ぎ材の性能評価. 第 56 回日本木材学会大会要旨 集, 秋田, 2006, PJ016 (CD-ROM).

114) 大橋義徳, 戸田正彦, 藤原拓哉, 佐藤 司, 平井卓郎: 道産材を用いた木質 I 形梁の力学 特性 (第 4 報) 種々の環境条件が力学特性に及ぼす影響. 木材学会誌 56(1), 9-16 (2010).

115) 作野友康: 木材・木質材料の接着耐久性と耐朽性. 木材保存 19(2), 50-57 (1993).

116) 木材工業ハンドブック編集委員会編: 接着, 塗装, 化学加工. “木材工業ハンドブック (第 3 版)”, 東京, 丸善, 1982, pp.432-433 .

117) 作野友康, 高谷政広, 梅村研二, 藤井一郎編: 木材接着の性能評価と耐久性. “木材接着の 科学”, 滋賀, 海青社, 2010, pp.114-115.

118) 柳川靖夫, 増田勝則: 促進劣化処理および屋外暴露試験で評価した木材保存剤処理集 成材の接着耐久性 (第1報) 促進劣化試験で評価した接着耐久性. 木材学会誌 57(4), 211- 222 (2011).

119) 柳川靖夫, 増田勝則: 促進劣化処理および屋外暴露試験で評価した木材保存剤処理集 成材の接着耐久性 (第2報) 屋外暴露試験で評価した接着耐久性および促進劣化試験 との関係. 木材学会誌 57(5), 265-275 (2011).

120) 柳川靖夫: スギ集成材の 10 年間屋外暴露の結果 (第 1 報) せん断強度および木部破断 率. 木材学会誌 59(5), 255-260 (2013).

121) 柳川靖夫: スギ集成材の 10 年間屋外暴露の結果 (第2報) せん断強度の分布形と低下 速度. 木材学会誌 60(1), 28-34 (2014).

122) 柳川靖夫, 原田充祥: 7 種類の接着剤で作製したスギ集成材の屋外暴露試験 (第 1 報) せ ん断強度および木部破断率. 木材学会誌 63(1), 34-40 (2017).

123) 柳川靖夫, 和田 博, 満名香織: スギ集成材の 15 年屋外暴露後の接着性能. 木材工業 73(4), 145-150 (2018).

124) 枠組壁工法建築物設計の手引・構造計算指針編集委員会 (社団法人日本ツーバイフォ ー建築協会): 建築基準法第 37 条に規定する指定建築材料及び建築基準法施行規則第 8 条の 3 に基づく耐力壁の試験・評価方法. “枠組壁工法建築物構造計算指針”, 株式会 社工業調査会, 東京, 2007, pp.200-207.

125) 宮﨑淳子, 大橋義徳, 石原 亘, 田中修平, 二宗要一: 北海道産カラマツを用いた実大 CLT の最適な圧締条件の検討. 第 67 回日本木材学会大会要旨集, 福岡, 2017, J19-13- 1000 (CD-ROM).

126) Miyazaki, J., Ohashi, Y., Ishihara, W., Tanaka, S., Nishu, Y.: Bond quality of Cross-Laminated Timber Manufactured using emulsion polymer isocyanate adhesive. Proceeding of international conference on wood adhesives, Atlanta, (2017).

127) 宮本康太, 塔村真一郎, 宮武 敦, 井上明生, 平松 靖, 新藤健太: CLT (Cross laminated timber)の試作と接着性能の評価 (1)―評価方法の検討―. 日本木材加工技術協会年次大 会講演・研究発表要旨集 30, 東京, 2012, pp.13-14.

128) 塔村真一郎, 宮本康太, 宮武 敦, 井上明生, 平松 靖, 新藤健太, 孕石剛志, 中島 洋, 濱 井篤志, 植田成治: CLT (Cross laminated timber)の試作と接着性能の評価 (2)―製造条件 の検討―. 日本木材加工技術協会年次大会講演・研究発表要旨集 30, 東京, 2012, pp.61- 62.

129) 宮本康太, 塔村真一郎, 宮武 敦, 平松 靖, 新藤健太: 促進劣化試験及び屋内暴露試験 における剝離の測定による CLT の接着性能評価. 木材工業 74(3), 104-109 (2019).

130) 塔村真一郎: 構造用木質材料に使用される接着剤の性能とその評価法. 木材学会誌 62(2), 27-41 (2016).

131) 石原 亘, 宮﨑淳子, 大橋義徳: 低湿度環境に暴露したカラマツおよびトドマツ CLT の 接着性能. 木材工業 77(1), 14-20 (2022).

132) 宮﨑淳子, 中野隆人: 構造用集成材に使用される接着剤の低温耐久性. 第 53 回日本木材 学会要旨集, 福岡, 2003, p.293.

133) Kim, H.K., Oh, J.K., Jeong, G.Y., Yeo, H.M., Lee, J.J.: Shear performance of PUR adhesive in cross laminating of red pine. J. Korean Wood Sci. & Tech. 41(2), 158-163 (2013).

134) Choi, G.W., Yang, S.M., Lee, H.J., Kim, J.H., Choi, K.H., Kang, S.G.: A study on the block shear strength according to layer composition of and adhesive type of Ply-lam CLT. J. Korean Wood Sci. & Tech. 48(6), 791-806 (2020).

135) Gong, Y., Wu, G., Ren, H.: Block shear strength and delamination Cross-laminated timber fabricated with Japanese larch. BioReseorces. 11(4), 10240-10250 (2016).

136) 宮本康太, 塔村真一郎, 林誠二郎, 濱井篤志, 池田尊子: 木質構造材料用接着剤の空隙重 点性能の評価. 第 65 回日本木材学大会要旨集, 東京, 2015, J18-08-1045 (CD-ROM).

137) 地下久美子, 小堀 光, 小島陽一, 鈴木滋彦, 宮本康太, 渋沢龍也, 塔村真一郎: 木材の繊 維方向が接着性能に及ぼす影響―樹種, 木取りの影響について―. 第 65 回日本木材学 大会要旨集, 東京, 2015, J18-08-1015 (CD-ROM).

138) 作野友康, 高谷政広, 梅村研二, 藤井一郎編: 木材接着の工程と影響する因子. “木材接着 の科学”, 滋賀, 海青社, 2010, pp.84-85.

139) 中田 直: 直交集成板の日本農林規格の概要. 木材工業 68(11), 500-505 (2013).

140) Betti, M., Brunetti, M., Lauriola, M.P., Nocetti, M., Ravalli, F., Pizzo, B: Comparison of newly proposed test methods to evaluate the bonding quality of Cross-Laminated Timber (CLT) panels by mean of experimental data and finite element (FE) analysis. Constr. Build. Mater. 125, 952- 963 (2016).

141) Flaig, M., Blaβ, H.J.: Shear strength and shear stiffness of CLT-beams loaded in plane. Proceeding of the International Council for Research and Innovation in Building and Construction, Working Commission W18 - Timber Structures, Vancouver, Canada, 2013, pp.243-258.

142) CLT 設計施工マニュアル編集委員会編: 材料と耐久性. “2016 年版 CLT を用いた建築物 の設計施工マニュアル”, 公益財団法人日本住宅・木材技術センター, 東京, 2016, pp.190-191.

143) 中島昌一, 荒木康弘, 中島史郎, 新藤健太, 宮武 敦: CLT 面内せん断強度評価のための 接着層ねじり試験. 第 66 回日本木材学大会要旨集, 名古屋, 2016 , H27-07-1445 (CDROM).

144) 川上敬介: 国産針葉樹による構造用 LVL の製造と接着 (その 2). 日本木材学会第 36 回 木材接着研究会講演要旨集, 東京, 2015, pp.5-8.

145) 日本木材学会編: 木材の力学的性質. “木材科学実験書 1.物理・工学編”, 東京, 有限会社 中外産業調査会, 1985, p.200.

146) 矢沢亀吉: 針葉樹材に於ける春材と秋材の比重並びに体積収縮率について. 岐阜大学 農学部研究報告 2, 42-46 (1952).

147) Strickler, M.D.: Specimen designs for accelerated tests. Forest Prod. J. 14(1), 84-90 (1968).

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