日本建築学会大会学術講演梗概集（関東） 2011 年 8 月

22148

CLT－木ねじ接合部の降伏理論適用のための支圧強度試験

CLT

支圧強度木ねじ正○ 岡部実

*1

〃安村基

*2

〃小林 研治*3

降伏理論

１．はじめにひ き 板 を 直 交 積 層 接 着 し た Cross Laminated Timber

部を切り出し、支圧用丸棒(φ5.8mm)とした。木ねじの詳(以下 CLT とする)は、大規模木造建築の新たな可能性を張試験及び曲げ試験（スパン 120mm）を行い、木ねじの材広げ、ヨーロッパを中心に普及している。CLT 自体は、大料特性もあわせて測定した。

型平板形状となっているため、CLT を用いた木造建築物で(3)支圧試験

細を図 1 に示す。なお L260mm の木ねじを用い、胴部の引は、CLT 同士の接合や柱脚金物の設計が耐震設計では重要

5 層 CLT では、支圧方向に対し 3 層が木口となる場合ととなる(1)。 CLT 接合では、大型の木ねじを用いる例が見2 層木口の条件で、3 層ラミナでは 2 層木口と 1 層木口のられるが(2)、木ねじを用いた CLT 接合部のせん断性能は、条件の合計 4 条件で試験を行った。これらの支圧面に対接合具の曲げ降伏型になると考えられる。CLT は大型パネし、支圧用丸棒を角度 0 度から 90 度まで 15 度刻みで回ルであるため、その接合部のせん断試験も容易ではない転させた支圧試験を実施した。CLT 支圧面と支圧用丸棒のが、設計段階では CLT の支圧強度と木ねじの強度特性か配置を図 2 に示す。試験は温度 20℃、湿度 65%環境下にら、曲げ降伏理論を用いてせん断耐力を推定することが設置された万能できる。そこで CLT の支圧試験を接合具のラミナに対す材料試験装置

る角度を考慮して実施し、ひき板直交積層された CLT の（ Instron

支圧強度の強度特性を把握することを目的とする。

製）を用い、荷２．試験方法(1) 試験体

重速度は 1 分間

26018014010015社に 1mm とした。

CLT は、Finnforest Merk 社製で、3 層積層･厚さ 71mm

クロスヘッドがと 5 層積層･厚さ 85mm の 2 種類とした。樹種はスプルー

CLT 面に接触しScrews L=100,140,180,260mm
Daimeter Head 15mm Body 5.8mm
Screw vally 5.5mm Top 8.0mm

ス、接着材にはウレタン樹脂系接着剤が用いられている。 荷重が急激に増ラミナ構成は 3 層では 27-17-27mm、5 層は 17-17-17-17加し始めたとこ17mm となる。試験片は、

0度

30 度

45 度

CLT 接合に用いた大型の木ねじ

60 度

75 度

90 度
ﾟ75ﾟ
6045ﾟ

30ﾟ

15ﾟ

5 層では 100mm×120mm

15 度

120

3 層では 100mm×100mm、図1で切り出した。密度は 5層試験体では平均で85313(%)、3 層試験体では100510(kg/m ) 、 含 水 率 は420(kg/m3) 、 10(%) で あった。

85

CLT を用いた過去の実

100(2)支圧用丸棒
験では、胴部径 5.8mm でねじ部山径 8.0mm、木ね71

木ねじ(Rotho 社製 Wood

100じ長さ 100mm～260mm のScrew HBS8) を用いたことから、この木ねじの胴

71

図2

CLT 支圧面への支圧用丸棒の設置方法(斜線部がラミナ木口面)

Embedding strength for the yield theory of cross laninated timber
and wood screw joint.

― 295 ―OKABE Minoru, YASUMURA Motoi, KOBAYASHI Kenjiろで実験を終了した。実験で得られた荷重値(N)を、CLT22に対する木ねじの投影面積(mm )で除して支圧応力(N/mm )の影響と思われる。5 層 CLT 試験体の 3 層木口は、角度90 度で木口面支圧となるため、応力増大するが、2 層木を算出した。得られた応力－変位曲線から、降伏応力 Py、 口では 90 度で繊維直交方向支圧となるため、図中点線で終局耐力 Pu を木質構造設計規準の付録 2 で規定する接合示す側面繊維直交方向支圧試験で得られた結果に近い値部の標準試験方法に従い算出した。となった。同様に 3 層 CLT 試験体の 2 層木口では、90 度

３．試験結果で繊維直交方向支圧となるが、1 層木口では木口面支圧と(1)木ねじの曲げ降伏強度
図 3 に木ねじの引張試験及び曲げ試験結果を示す。木
ねじ胴部の引張試験(3 本)から 0.2%オフセット時耐力を降伏引張強度 Fy とし、平均で 1053(N/mm2)を得た。曲げ降伏モーメント My は、My=Fy×d3/6 とし 34,200(Nmm)が得られた。

なり、5 層 CLT と同様の傾向を示した。5 層 CLT の 3 層木

1400

口及び 3 層 CLT の１層木口試験体で、60 度で最小値となる結果となったが、支圧時に接着層が破壊し、一体化していないことが原因であると思われる。
5層・3層木口

50000

5層･2層木口

40403535303045000

1200

800
600

30000
25000

200

2520151010000

55000

0040000

60000

01020-6ひずみε（×10 )

図33001530456075900153045

角度（度）

角度（度）

3層・2層木口3層･1層木口

40607590

変位(mm)

引張試験（左）及び曲げ試験(右)結果

40(2)支圧強度試験

40Py
Pu35

図 4 に 5 層 CLT･3 層木口面試験体の支圧試験における支用丸棒の角度が変化すると、支圧応力-変位曲線が変化する結果となった。
0度

45度

90度

Py
Pu

3530
支圧応力(N/mm2 )圧応力-ひずみ曲線を示す。ラミナ積層方向に対する支圧30252015252015101055404040353535303030252525

図5202020４．まとめ151515

CLT と直径 5.8mm 丸棒の支圧応力を求め、降伏理論に基101010づくせん断耐力算出のための基礎資料を得た。繊維直交

555方向ラミナのみ、もしくは接着層に木ねじが打ち込まれ000

支 圧応 力(N/m m 2 )155支圧応力(N/mm2 )20000

2010PPy

0002520000
15000

400

支圧応力(N/mm2 )モ ー メン ト(Nm m )35000

2応 力 σ (N /m m )1000

支圧応力(N/mm2 )

40000

00024変位(mm)

図4624630456075

9001530角度（度）45607590角度（度）

角度と支圧応力の関係(点線：繊維直交方向支圧結果)ることは避ける施工方法が好ましいと思われる。

00150変位(mm)246変位(mm)

今後はせん断耐力検証実験を行う予定としている。

支圧応力－変位曲線(5 層 CLT･3 層木口面)

支圧応力－変位曲線から、降伏応力、終局応力を求め、支圧角度との関係を図 5 に示す。3 層 CLT に比べ 5 層 CLTの支圧応力が大きい傾向となったが、これは試験体密度

参考文献 (1) Nasu, Tuboushi et al ; Experimental Study for Big Screw Joint with Cross
Laminated Panel : Part 1 Summary and Experiment 1,AIJ, 2008
(2) 須藤、岡部他；クロスラミナパネルを用いた 7 階建木造建築物の震動台実験
その１ 試験体建物の設計・施工,日本建築学会大会学術講演梗集, 22086, 2008

*1：財団法人ベターリビングつくば建築試験研究センター・農修
岐阜大学大学院連合農学研究科博士課程*2：静岡大学農学部環境森林科学科 教授・農博*1 Center for Better Living Tsukuba Building Research and Testing Laboratory
The United Graduate School of Agricultural Science, Gifu University*2 Professor, Faculty of Agriculture, Shizuoka University, Dr. Agr.
*3 Assistant Professor, Faculty of Agriculture, Shizuoka University, Dr. Agr.

*3：静岡大学農学部環境森林科学科 助教・博士（農学）― 296 ―