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日本建築学会大会学術講演梗概集（東北） 2018 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２ スギ構造用集成材による梁の載荷加熱実験結果
正会員

スギ
破壊時間

梁
たわみ挙動

○堀尾岳成*1

同

片岡辰幸*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

１．はじめに
本報では、前報に引き続き、スギ構造用集成材はりの至った。また、試験体⑦と試験体⑧の比較においても同載荷加熱実験の結果について報告する。に増加した。

様の傾向がみられ、たわみは破壊に至るまでほぼ直線的

２．載荷加熱実験におけるたわみおよび破壊時間
今回実施した全ての実験における破壊性状および破壊による断面焼損が進行し、たわみが増加して破壊に至る。

時間の一覧を表 1 に示す。今回の実験では加熱中に破壊し一方で加熱時間が短く、放冷過程での自己燃焼が抑えらた試験体はなかった。また、試験体①および試験体⑥はれた場合においても、その後の放冷過程における断面内加熱終了後も加熱時間の 3 倍以上、長期許容荷重を保持す部の温度上昇によって破壊に至る 2)。

る結果であった。これらの実験結果について、実験条件２．３毎に比較した結果を以下に示す。
２．１

加熱時間が長くなると、加熱中から放冷後の自己燃焼断面寸法

断面寸法の違いによる比較結果を図 4 に示す。試験体⑥

荷重比

は試験体③に比べて加熱中から加熱終了後の放冷過程に荷重比の違いによるたわみ比較結果を図 1～2 に示す。

おいてたわみが緩やかに進行している。断面寸法が大き

図 1 より、試験体③は加熱直後からたわみが進行し、加熱くなることで、断面内部の温度上昇も穏やかになる。加終了後からたわみが急増して加熱開始から 93 分後に破壊

熱から放冷過程での自己燃焼による断面焼損の割合が小に至った。試験体④及び⑤は、放冷過程における試験体さくなるため、残存断面の剛性低下が抑えられ、たわみ表面の燃焼による断面内部の温度上昇 および梁断面の焼の進行に差が生じている。

1)

損より曲げ剛性が低下することでたわみが進行して破壊に至った。

試験体③は準耐火 1 時間の性能を満足し、試験体⑥は耐火 1 時間に要求される最低限の性能を満す結果であった。

図 2 より、試験体②は加熱終了後の放冷過程においてもたわみは進行するものの、加熱開始より 480 分からたわみ

３．破壊性状試験体の破壊状況の一例を写真 1～2 に示す。試験体③の進行がほぼ横ばいとなった。加熱時間が 30 分と短いたは等曲げ区間内側の梁下端のラミナ破断を起点に亀裂がめ、試験体表面の燃焼が抑えられ、断面内部の温度上昇生じ、梁長さ方向に大きく破断していた。この状況からも低く 、たわみの進行も抑えられたと考えられる。その曲げ破壊と判断した。

1)後、加熱開始から 720 分に荷重を漸増させ破壊させた。試試験体①は炉壁境界付近の梁下端から大きな亀裂が生験体②については燃え止まりが確認された。一方、試験じ梁長さ水平方向に伸びている。破壊断面を確認したと

体①は加熱終了後もたわみは緩やかに進行し、加熱開始ころ、図心軸付近に年輪に沿うずれが確認された。

から 360 分に荷重が少し抜ける現象が生じた。そして 604

今回の実験結果より、加熱時間が短く加熱終了後の放分に荷重が急激に抜け、たわみが一気に増大し破壊に至冷過程での試験体表面の自己燃焼および断面内温度の上った。

昇が抑えられら場合や梁端部において自己燃焼が継続し荷重比が異なることで、加熱中から徐々にたわみの進た場合はせん断破壊に至る可能性がある。

行に差が生じ破壊に至る時間に差が生じた。
２．２

表１ 破壊性状および破壊時間一覧

加熱時間

加熱時間の違いによる比較結果を図 3 に示す。試験体①
は試験体③と比較すると、加熱開始 30 分までは同じたわみ挙動を示しているが、加熱終了後のたわみの進行は穏やかになり、加熱開始から 604 分にて破壊に至った。一方
で試験体③は、加熱終了後もたわみは収まらずに破壊に

試験体
断面寸法
加熱時間
破壊時間
破壊荷重荷重比破壊性状№(mm)(分)(分)
(kN)
①1604
52.1 せん断破壊
30②2/3※73479.8 せん断破壊
420×210③19352.1 曲げ破壊
60④2/3144
34.8 曲げ破壊⑤1/3284
17.4 曲げ破壊⑥1287
176.1 曲げ破壊
60600×360⑦619
117.4 曲げ破壊
2/3
⑧90286117.4 曲げ破壊
※加熱開始から12時間後に荷重を漸増させて破壊した。

Deformation Behavior and Failure Time of Structural Glulam
Timbers Exposed to Standard Fire Heating. Part 2 Load-bearing
Fire Test of Cedar Glued Laminated Timber Beam― 253 ―HORIO Takeru, IGARASHI Tatsuki
BABA Shigeaki, KATAOKA Tatsuyuki
SOMEYA Tomoyuki, HIRASHIMA Takeo

③荷重比1④荷重比2/3⑤荷重比1/3×：破壊時間(荷重支持能力喪失)

160140×たわみ量(mm)120

年輪に沿ったずれ×100×8060402000306090120150180210240270300

亀裂時間(分)図1

荷重比による比較、210 ㎜×420 ㎜、1H×：破壊時間(荷重支持能力喪失)

160

写真 2

①荷重比1②荷重比2/3140

たわみ量(mm)120４．まとめ
本研究では，スギ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。

100(１)試験体③は加熱開始直後からたわみが進行し、加熱終80×60了後の 93 分で破壊に至ったが、荷重比を下げた試験体×40④および試験体⑤は加熱開始から破壊に至るまで徐々200060120180240300

360

420480540600660720にたわみが進行していった。荷重比の違いにより、加780

熱開始からのたわみの進行に差が生じた。

時間(分)

図2

荷重比による比較、210 ㎜×420 ㎜、0.5H

140×

たわみ量(mm)

120(２)加熱時間 30 分の試験体①は 604 分で破壊に至った。試験体③と比較すると加熱終了後の放冷過程において、①30min(210㎜×420㎜、荷重比1)③60min(210㎜×420㎜、荷重比1）⑦60min(360㎜×600㎜、荷重比2/3)⑧90min(360㎜×600㎜、荷重比2/3)

×：破壊時間(荷重支持能力喪失)

160

たわみが穏やかに進行していた。加熱時間が長くなると、加熱終了後の放冷過程においてたわみの進行が増100加する。

80×××6040(３)断面寸法を大きくすることで、断面内部の温度上昇も20穏やかになり、自己燃焼による断面焼損の割合が小さ

0060120180240300

360420480540600660くなるため、残存断面の剛性低下によるたわみの進行720を抑えられる。

時間(分)

図3

加熱時間による比較(４)試験体③は準耐火 1 時間の性能を満たし、試験体⑥は×：破壊時間(荷重支持能力喪失)

160

耐火 1 時間に要求される最低限の性能を満たす結果で③210㎜×420㎜⑥360㎜×600㎜

140あった。

×120

たわみ量(mm)

試験体①の破壊状況(５) 加熱時間が短く放冷後の試験体表面の自己燃焼およ

100

び断面内温度の上昇が抑えられた場合や梁端部におい8060×て自己燃焼が継続した場合はせん断破壊に至る可能性40がある。

2000306090120150

180210240

270300330360

図4【謝辞】
本研究では，試験体製作において(株)東亜理科に多大なる時間(分)断面寸法による比較、１H、荷重比 1ご協力を頂きました。ここに感謝の意を表します。
【参考文献】
1) 野中峻平 他：標準火災加熱を受ける構造用集成材の断面内温度および炭化性状 その 2スギ構造用集成材による梁の加熱実験結果, 平成 30 年度日本火災学会研究発表会梗概
集, 2018.5（投稿中）2) 金城仁 他：標準火災加熱を受けたカラマツ集成材梁の放冷過程におけるたわみ挙動および耐力

梁長さ水平方向へ破断
梁下端部分の亀裂

写真 1*1 ベターリビング*2 千葉大学*3 大成建設

構造用集成材梁の耐火性に関する研究 その 2 日本建築学会構造系論文集,

試験体③の破壊状況

Vol.81, No.726 pp.1355-1361, 2016.8*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― 254 ―*4 Japan Laminated Wood
Products Association*5 Nikken Sekkei