日本建築学会大会学術講演梗概集（北海道） 2004年 8 月

22140
変形速度が釘側面の木部へのめり込み挙動に及ぼす影響（その２）荷重緩和
正会員
正会員
枠組壁工法
単調加力

接合部
応力緩和

要素実験

１．はじめに前報１）に引き続き、釘接合部にて釘側面が木部へめり込む際の変形速度の違いが見かけの強度等に及ぼす影響について報告する。本報では特に変形停止後の荷重緩和挙動の解析に重点をおいた。
２．実験方法釘（太め鉄丸釘、CN50）の側面投影幅（約 3mm）を想定した鋼製ジグ（前報に同じ）により、枠組壁工法用製材試験体（204 材試験体、SPF、89mm×38mm×114mm）に対して変形速度 3 水準（0.01、0.3 および3mm/s）、加力面 3 種類（L、R および T 方向面、図 1参照）での単調加力によるめり込み試験を MTS 試験機にて行った。なお試験時最大変形量として、試験機クロスヘッド部分の変位量 3mm を設定した。設定最大変位まで加力後、クロスヘッドを停止し、以降 10 分間の荷重緩和を測定した。
204 材試験体はあらかじめ用意した 10 本（長さ 3000mm、芯去材）の204 材 よ り 長 さ 114mm（断面は不変）にて切り出した後、節の多いものを除き、重量と含水率(電図 1. 試験体と加力面気式含水率計使用)を計測したもので、各試験水準・組合せごとの試験体密度のばらつきを調整した (204 材試験体の測定結果については表 1 を参照）。
表 1. 204 材試験体測定結果
加力 変形速度
方向 (mm/s)
0.010.3
L
30.010.3
R
30.01
0.3
T3
全体－

○佐久間博文*山口修由**

平均密度 平均含水率
試験体数 備考(％)(g/cm3)0.46 (5.9) 12.3 (14)60.47 (5.6) 13.2 (14)70.45 (8.8) 11.0 (32)60.46 (5.0) 12.1 ( 3 )30.47 (8.1) 13.5 ( 3 )30.48 (7.5) 12.9 (23)30.45 (7.7) 13.3 (15)30.47 (8.3) 12.6 (19)60.48 (8.9) 13.1 ( 3 )30.46 (6.8) 12.4 (20)40注 1) 括弧内の数値は変動係数（％）

３．実験結果と考察
３．１ 単調加力めり込み試験結果
単調加力めり込み試験で得られた荷重－変形関係並
びに変形停止時からの荷重緩和曲線（荷重－時間関係）の例を図 2～3（次頁）に示す。各図の縦軸は測定された荷重値を加力部分投影面積で除した値とした。
３．２ 特性値の算出
得られた実験結果から以下の特性値を算出した。
(1)めり込み強さと緩和率
図 4 に概略を示した方法で緩和開始時荷重（PS）、最終荷重（測定終了時の荷重、PE）並びに仮想降伏荷重（PV）を算出し、PV をめり込み強さとした。ただし、PV が明確に決定できない場合（R 及び T 方向加力の場合、図 4 の（イ））については便宜的に変形停止時の荷重（PS）をもってめり込み強さとした。
PSPVPVPEPE

PS（ア）（イ）
図 4 めり込み強さの算出

また PE と PE の比（PE／PE）を荷重緩和試験における緩和率とした。
(3) 荷重緩和性状に関する係数得られた各荷重緩和曲線をもとに、式(1)に示す近似式を想定して各係数 A、B を算出した。
P(t)／PS＝A exp(-t／B)
式(1)ただし、 P(t)：計測された荷重
PS：緩和開始時荷重t：変形停止時を 0 とした経過時間
３．３ 変形速度とめり込み強さについてめり込み強さと変形速度の関係を図 5（次頁）に示した（横軸対数表示）。ばらつきはやや大きいが、各方向とも与えた変形速度の増大に伴って、めり込み強さも増大する傾向にあり、前報の結果と同様である。

Effects of Loading Ratio on Partial Compression with Nail to theGrain of Timber (Part 2) Stress Relaxation

̶279̶

SAKUMA Hirofumi and YAMAGUCHI Nobuyoshi

506040
L方向 0.01mm/s

2010045
L方向 0.01mm/s

4035

L方向 3mm/s

30

L方向 0.3mm/s

250123
変位量 (mm)

4

めり込み強さ (N/mm 2 )503060

L方向 3mm/s

めり込み応力 (N/mm 2)

めり込み応力 (kN/mm 2 )L方向 0.3mm/s

L方向R方向T方向504030200100 200 300 400 500 600時 間 (s)図 2. 単調加力めり込み試験の結果

図 3. 荷重緩和曲線0.0010.010.11
変形速度(mm/s)10

図 5. めり込み強さと変形速度に対して大きく影響を受ける、すなわち「速度依存性」を示すことから、この係数が木部のめり込みに関荷重緩和率とする“粘性”的性質を反映した特性値であると推測さ0.9
変形速度の関係れる。
を図 6 に示した
一方、係数 B
120000.8（横軸対数表示）。
については、変L 方向加力の10000
形速度の大きい0.7場合について若場合に大きなば8000
干傾向が異なるらつきが見られものの、変形
速
L方向
6000
るが、変形速度0.6
R方向度の増大に伴っにかかわらず、
T方向
4000
L方向て緩和率が減少ほぼ一定の値とR方向0.5する（すなわちT方向2000なるという傾向
0.001 0.010.1110荷重緩和の割合が見られる。
変形速度(mm/s)0が大きい）
傾向
なお、係数 B
図 6. 緩和率と変形速度0.001 0.010.1
110が顕著である。
は“緩和時間”
変形速度(mm/s)(2) 変形速度と係数 A、B についてに相当する係数
図 8. 係数 B と変形速度式(1)の近似にである。
1.0より求めた係数（注）図 5～8 については、図を見やすくするためにデータを横軸方
A 及び B と与え向に若干シフトさせてある。
0.9た変形速度の関４．今後の課題など係について図 7
木部めり込み変形に関して、上で述べた粘性項に関0.8及び図 8 に示しする特性値 A がどのような変形機構を反映しているかた（横軸対数表
L方向については、別途詳細な検討が必要であるが、その際示）。
R方向
0.7には、考えている変形が弾性比例域をはずれている点
T方向図 7 と図 5 のを考慮しなければならない。変形速度がめり込み強さ
傾向は非常によ0.6に及ぼす影響については、試験体の密度、含水率、平く似ていること
0.001 0.01
0.1
110
均年輪幅等のデータを用いることを検討中である。
から、係数 A が変形速度(mm/s)
めり込み応力の図 7. 係数 A と変形速度＜参考文献＞ 1) 佐久間博文、山口修由：変形速度が釘側面の緩和現象につい木部へのめり込み挙動に及ぼす影響 日本建築学会学術講演梗て支配的であることが示唆される。係数 A が変形速度
概集，489-490, 2003

A

B (s)

緩和率

３．４ 変形速度と荷重緩和について(1) 変形速度と緩和率*ベターリビング筑波建築試験センター 博士(農学)**独立行政法人建築研究所 主任研究員*Tsukuba Building Test Lab.,Center for Better Living /Dr. Agr.
**Chief Researcher, Building Research Institute̶280̶