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日本建築学会大会学術講演梗概集（北陸） 2019 年 9 月

標準火災加熱を受ける構造用集成材の変形挙動および破壊時間
その６ カラマツ構造用集成材による梁の載荷加熱実験結果
正会員

カラマツ
破壊時間

梁
たわみ挙動

１．はじめに昨年度報告した「その２○堀尾岳成*1

同

清水邦夫*4

同五十嵐樹*2

同

染谷朝幸*5

同

馬場重彰*3

同

平島岳夫*2

破壊性状
耐火性が 30 分と 60 分の試験体を比較すると、加熱開始 30 分まスギ構造用集成材による梁では同じたわみ挙動を示しているが、60 分加熱の試験体の載荷加熱実験結果」に引き続き、本報では樹種をカラは加熱中から加熱終了後の放冷過程において、たわみがマツに変えた構造用集成材はりの載荷加熱実験の結果に増加し続けて破壊に至った。30 分加熱の試験体は加熱終ついて報告する。

了後のたわみの進行は穏やかになり、横ばいとなった。

２．実験条件360 ㎜×600 ㎜断面では、加熱時間 60 分と 90 分の試験

実験条件は樹種(カラマツ、スギ)、断面寸法(210mm×体では、60 分までは同じ挙動を示しているが、それ以降420mm、360mm×600mm)、加熱時間(30 分、60 分、90はたわみの進行に差が生じている。90 分の加熱では 360 分分)、荷重比 (1、2/3、1/3)を変えた 9 条件とした。荷重比経過時点からたわみが増加し始め、570 分で破壊に至った。

は長期許容荷重に対する比率である。試験体に用いた構３．３ 断面寸法

造用集成材は対象異等級構成集成材で、強度等級はカラ断面寸法の違いによる比較結果を図 4 に示す。断面寸法

マツが E105-F300、スギが E65-F225 である。絶乾密度おの違いにより、加熱中から加熱終了後の放冷過程においよび含水率は、カラマツが平均で 0.48g/cm3、10.4%、スギて、たわみの進行に顕著な差が生じており、360 ㎜×600

は 0.36g/cm3、10.5%であった。

㎜の断面では 12 時間荷重を支持し続けた。

３．載荷加熱実験におけるたわみおよび破壊時間

４．破壊性状今回実施した実験の破壊時間および破壊性状を表 1 に示試験体の破壊状況の一例を写真 1 に示す。試験体③は等す。試験体はカラマツ構造用集成材 8 体(試験体①～⑧)、曲げ区間内の最下層ラミナが破断し、斜め上方向へ亀裂

スギ構造用集成材 1 体(試験体⑨)である。試験体は全て加が進行している。この状況から曲げ破壊であると判断し熱中に破壊に至ったものはなかった。試験体①および試た。試験体①は等曲げ区間の外側から水平方向に亀裂が験体②、試験体⑤、試験体⑥、試験体⑦については、加生じている。試験体を切断し断面を確認したところ、図

熱開始から 12 時間経過時点で燃え止まりが確認された。

心軸付近に年輪に沿って亀裂が確認された。この状況よ

試験体⑨については、12 時間経過時点で赤熱が確認されりせん断破壊と判断した。

た。実験条件毎に比較した結果を以下に示す。

５．樹種の違いによる比較

３．１

荷重比

昨年度実施したスギ構造用集成材による実験結果 1)との荷重比の違いによるたわみ比較結果を図 1～2 に示す。

比較を行った。今回実施した試験体のうち、試験体④(カ図 1 のカラマツの試験体の比較では、荷重比 1 と荷重比ラマツ)については同条件のスギよりも破壊時間は早い結

2/3 の試験体は加熱中から加熱終了後の放冷過程にかけて果となったが、それ以外の条件では全てカラマツの方が、たわみが増加し続けて破壊に至った。一方、カラマツの破壊に至る時間が遅い結果となった。

荷重比 1/3 の試験体は加熱終了後の放冷過程において、緩やかにたわみが進行し、加熱開始から 360 分時点でたわみが横ばいとなった。
図 2 のカラマツの試験体の比較でも荷重比の違いにより、加熱開始からのたわみの進行に差が生じているが、どちらも 12 時間荷重を支持し続け、燃え止まる結果となった。
３．２ 加熱時間
加熱時間の違いによる比較結果を図 3 に示す。加熱時間

表 1 破壊時間および破壊性状一覧
破壊荷重
試験体断面寸法
加熱時間
破壊時間
荷重比
破壊性状(kN)
№(mm)
(分)
(分)
①1125.0 せん断破壊
30②2/3108.8 せん断破壊
420×210③110570.0 曲げ破壊
60④2/313146.7 曲げ破壊
⑤1/3
44.8 曲げ破壊⑥1277.0 せん断破壊
60600×360⑦347.0 曲げ破壊
2/3
⑧90570160.4 曲げ破壊
⑨600×36090
1/3
83.0 曲げ破壊※破壊時間が－(ハイフン)については加熱開始から12時間後に荷重を漸増させて破壊した。
※⑨は12時間経過後も赤熱を確認した。

Deformation Behavior and Failure Time of Structural Glulam
Timbers Exposed to Standard Fire Heating. Part 6 Load-bearing
Fire Test of Larch Glued Laminated Timber Beam

― 227 ―HORIO Takeru, IGARASHI Tatsuki
BABA Shigeaki, SHIMIZU Kunio
SOMEYA Tomoyuki, HIRASHIMA Takeo

みは概ね同じ挙動を示している。一方、荷重比 1/3 を比較
では、スギの試験体は破壊時間 284 分に対して、カラマツの試験体は 720 分まで荷重を支持しており、顕著な差がみられた。
図 2 より、スギの試験体は荷重比 1 では 287 分で破壊にたわみ量(mm)

図 1 より、荷重比 1 及び 2/3 では、破壊時間およびたわ160140120100806040200至り、荷重比 2/3 では 619 分で破壊に至った。一方、同条③カラマツ(210㎜×420㎜)

×：破壊時間(荷重支持能力喪失)⑥カラマツ(360㎜×600㎜)

××060120180240300

360 420 480
時間(分)540600660720780

図 4 断面寸法による比較(1H、荷重比 1)

件のカラマツの試験体は 12 時間まで荷重を保持する結果であった。試験体⑥は 525 分、試験体⑦は 540 分時点で燃え止まりを確認している。
加熱終了後の放冷過程において、断面内部の温度上昇および温度停滞の影響が密度の低いスギでは顕著に表れ、密度の高いカラマツは断面内部の温度上昇が抑えられたため 2)、燃え止まったと考えられる。
カラマツの試験体であれば、荷重比を小さくすることで、1 時間加熱でも荷重を保持し続けることが出来る。また、断面を大きくすることで、加熱時間 1 時間で長期許容荷重を保持し続けることが出来る。

たわみ量(mm)

写真 1 (上：試験体③、下：試験体①)160 ×：破壊時間(荷重支持能力喪失)
140×120×
100
80×××
60
40200060 120 180 240 300

スギ(荷重比1)スギ(荷重比2/3)
スギ(荷重比1/3)③カラマツ(荷重比1)④カラマツ(荷重比2/3)⑤カラマツ(荷重比1/3)

長期許容荷重下で 12 時間荷重を支持し続けた。
360 420 480
時間(分)

540

600

660

720

780

たわみ量(mm)
たわみ量(mm)(2) カラマツの 210 ㎜×420 ㎜断面でも、60 分加熱において荷重比を小さくすることで、12 時間荷重を支持し続けることが出来る。

スギ(荷重比1)スギ(荷重比2/3)⑥カラマツ(荷重比1)⑦カラマツ(荷重比2/3)

×：破壊時間(荷重支持能力喪失)(3)試験体④以外は全てカラマツの方が同条件のスギよりも破壊に至る時間は遅かった。
【謝辞】

×060120180240300

360 420 480
時間(分)

540

600

本研究は，国土交通省平成 30 年度住宅・建築物技術高度化

×××660720

事業の助成を受け実施した。また，試験体製作において株式780

図 2 荷重比による比較(360 ㎜×600 ㎜、1H)
160140120100806040200本研究では，構造用集成材による梁の載荷加熱実験を行い，以下の知見を得た。
(1)カラマツの 360 ㎜×600 ㎜断面では、60 分加熱において×

図 1 荷重比による比較(210 ㎜×420 ㎜、1H)
160140120100806040200６．まとめを表します。
【参考文献】①カラマツ(30min)③カラマツ(60min)⑦カラマツ(60min)⑧カラマツ(90min)

×：破壊時間(荷重支持能力喪失)

会社東亜理科に多大なる協力を得た。ここに記し，感謝の意

1)堀尾岳成他：標準火災加熱を受ける構造用集成材の変形挙動および破壊時間 その 2, スギ構造用集成材による梁の載荷加熱実験結果, 日本建築学会大術講演梗概集,防×火 ,pp253-254,2018.9×××2 10㎜×420㎜2)金城仁他：標準火災加熱を受ける構造用集成材の断面内温

3 60㎜×600㎜

060120180240300

360 420 480
時間(分)540600660720780

図 3 加熱時間による比較*1 ベターリビング*2 千葉大学*3 大成建設度および炭化性状 その 5, カラマツ構造用集成材による梁の加熱実験結果, 平成 31 年度日本火災学会研究発表会梗概
集, 2019.5*4 日本集成材工業協同組合*5 日建設計*1 Center for Better Living*2 Chiba University*3 Taisei Corporation― 228 ―*4 Japan Laminated Wood
Products Association*5 Nikken Sekkei