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100年を経過した住宅の耐久性調査（第２報）−柱材の腐朽と曲げ強度性能一中谷浩*'，秦正徳*２，若島嘉朗*１，園田里見*

lnvestigationofdurabilityofwoodenhousesusedforlOOyears
Relationbetweendecayandbendingstrengthpropertiesofcolumn

HiroshiNAKATANI*１，MasanoriHATA*２，YoshiakiWAKAsHIMA*１，SatomiSoNoDA*

住宅の耐用年数の向上を目的に、100年を超えて利用されていた富山県の伝統的工法による住宅の解体調査を行った。住宅の解体状況や特徴、主要部材の含水率や腐朽度を探るためのピロディン検査については前報')で報告した。住宅の柱材を全数採取し、腐朽度をファコップ、シュミットハンマ、ピロディンの３種類で計測後、曲げ強度試験を行った。
腐朽度と曲げ強度性能の間には、100年を経過した試験体のピロデイン値と曲げ強度に相関が認められた。腐朽度の高い場合には、ピロディンの有効性が認められる。また、ヤング率との関係が予想されるファコップの伝達速度は曲げヤング率との高い相関が認められた。しかし、曲げヤング率と曲げ強度の相関が存在するにもかかわらず、曲げ強度とは相関が認められなかった。この原因は明確ではない。３２年経過した柱のヤング率、曲げ強度は、それぞれ7.86GPa，42.7MPaであった。一方、100年経過した柱は、５．５５GPa、27.0MPaであった。１００年経過柱の曲げ強度は、３２年経過柱の68％となった。これは腐朽による強度性能の低下と年輪幅やヤング率の違いから、材質的な違いの影響もあると考えられる。100年を経過した柱では、約20％が建築基準法の基準強度以下となっている。また、外周の柱で劣化が著しく、100年を経過した柱の半数は基準強度以下まで強度が低下している。これらの柱は、主に住宅の北面と東面に集中しており、構造耐力上の不均衡さが顕著にみられ、住宅の倒壊に対する構造的な性能評価が必要と考えられる。

１．はじめに能にした住宅の特徴や腐朽状況と含水率、ピロディ

地球温暖化における二酸化炭素を抑制する観点かン値の関係を報告した。本報では、100年間使用さら、木造住宅の長寿命化を図ることや建築時のエネれた住宅の構造部材について、強度性能と腐朽の状ルギー消費をおさえることが社会的な課題となって況について報告する。

いる。住宅の耐用年数を高めることを目的に、富山県で100年間使用された住宅の解体調査を行い、長２．試験方法期に利用するための仕組みを調査した。住宅のリフォー調査した住宅は前報')で示されており、明治31年ムが長期利用には欠かせないが、その際に、使用中(1898年）に新築（昭和44年に一部改築）された民の木材の劣化状況や強度性能について把握しておく家型住宅で、平成13年12月後半に、同住宅を解体しことが重要と考えられる。前報')では長期耐用を可た。新築からは103年、改築からは32年を経過して＊１：木材試験場＊２：富山大学芸術文化学部

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図 ‑1 腐朽度と強度性能いる。解体に際して、事前に柱、土台位置を記録し、さを測るもので、腐朽した材では貫入量が大きくな柱の全数を採取した。柱は 110mm角から 180mm、 4材面に各 1回打ち込み、る。針の径 2.5mmで角まで様々であり、当然ながらほぞ穴や切り欠きを平均値を用いた。シュミットハンマは、鋼球を用い有している。一方、建具に固まれた柱では、床からて反発力を計測するもので、腐朽部では反発力が小鴨居高さまでは、刻み加工のないものも多かった。

さくなると予想される。 4材面で計測し、平均値を住の強度性能を把握するため、採取した柱はスパ用いた。ファコップは応力波の伝達速度を計測する

ン 2 m、荷重点問距離を 50cmとした 4点荷重法ともので、原理的にヤング率との高い関係が期待できし、極力、ほぞ穴や切り欠きで破壊しないように配る。材長方向では区間 50cmで、また断面の横方向慮して曲げ試験を行った。腐朽度の評価は、ピロディについて各 l回ずつ測定した。曲げ強度性能との関ン、シュミットハンマ、ファコップの 3種類で行っ係を求めることが目的であることから、腐朽度の測た。ピロディンは、一定圧力で針を材に打ち込み深定部位は荷重点間部位で行っている。

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3８

表−１スギ柱の実大曲げ性能
ｎ含水率比亘曲げヤング率曲げ強度％ Ｇ Ｄ ａ Ｍ Ｄ ａ

内部全数
外部全数
内部
外部

穴なし

42.75.5527.0

1８．
８
１７．
５0.427.79

0.427.93

１８．
３0.40

7.26１７．
５

0.41

8.92

内部全数
外部全数
内部
外部

刺偲唖
●０
●
０●
０●０

穴なし

0.42
0.42

7.86

22.7

６３３８
１１１100年

18.2

３０

20.5
25.2
20.3
24.9

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３２●５４４４４32年

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全数
全数

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黒丸は外周柱

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正規化順位％

図−２ヤング率と曲げ強度の関係
３．試験結果３．１腐朽度と曲げ強度性能

図−３柱曲げ強度の正規化順位
ようである。

ファコップによる応力波の伝達速度は、ヤング率

柱の曲げ強度性能と腐朽度の関係を一括して図一とは密接な関係を示したが、曲げ強度との相関が低１に示す。シュミットハンマについてはヤング率、かった。曲げヤング率と曲げ強度の間には、一般的曲げ強度とも相関は認められなかった。土木用資材な相関が存在（図−２）しているにもかかわらず、の腐朽度と強度の関係については、飯島ら2)、町田

伝達速度と曲げ強度の関係が認められない原因につら3)、大橋ら4)が、治山工事における木製構造物のいては、明らかではない。

腐朽度の評価法として、ピロディン試験が曲げ強度３．２柱の曲げ強度性能や圧縮強度等の評価に有効なことを報告している。

柱材の曲げ試験の結果を表−１に一括して示す。

本試験における曲げ強度とピロディン値の関係につほぞ穴や切り欠きの存在は強度性能に大きな影響をいては、一部を秦、筆者ら6)が報告している。本試与えるため、ほぞ穴が破壊に影響したものはほぞ穴

験では全体的には顕著な関係は認めらないが、100ありとして区別して扱うものとする。柱材は、３２年年経過した柱については曲げ強度との関係が認めら経過のものが30本、100年経過のものが30本の総数６れた。100年を経過した柱では、かなり腐朽の進ん０本である。

だ柱もあったためとみられる。腐朽の少ない32年柱柱の曲げ強度性能は、３２年経過柱ではヤング率では相関がみられないことから、ピロデインは、大7.86GPa，曲げ強度42.7MPa、100年経過柱では、きく劣化したものでないと明確な関係が得られない

ヤング率5.55GPa、曲げ強度27.OMPａとなった。

富林技研報２１２００８3９

100年経過柱は32年経過柱の68％の強度性能となっが始まり、強度の低下が起き始めているものと考えた。図−３に、ほぞ穴なしの柱の曲げ強度の正規化られる。一方、100年経過した柱では、外周柱は内順位曲線を示した。富山県産スギのＪＡＳ１級材の部の柱の平均76％程度の強度となっている。この住正規化順位曲線6)も記入したが、３２年経過の柱はこ宅のおかれた環境下では、100年の経過により外周れらに比べてヤング率、曲げ強度とも高い傾向にあ柱では大きな強度低下が起きることが示されている。

る。これは、４面ともほとんど節のない良質な柱を図−５に住宅平面図における各柱の強度性能を示し用いていることが伺える。また、３２年経過した柱のたが、ヤング率では100年経過した柱材が全体に低

平均年輪幅3.3ｍｍに対して100年経過した柱は5.6

いこと、北外周、東外周でヤング率、曲げ強度ともｍｍと大きく異なっており、初期的な材質が32年低いことが認められる。枠の内を構成する広間周辺柱とは異なっていることが考えられる。特に、腐朽の柱材は腐朽していなかったが、ヤング率が低いこしていない柱でもヤング率が低い値を示しており、とが示されている。曲げ強度の低下しているものが、当地域がボカスギ地帯でもあることから、ヤング率腐朽状態にあることが示されている。３２年経過したの低い材が切り出されたと考えるのが妥当と思われものでも、西外周にヤング率、曲げ強度とも低い柱る。

があり、腐朽状態にあることが伺える。

曲げ強度の低下は特に北面、東面の外周に強度の低い柱が集中しており、劣化が集中している傾向が岸︲一︲︲一Ｉ

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内外内外年年畔畔
２３２１０１０３一一一一7０年一一1０００2 ５ ５ ０ ７ ５100

正規化順位％
８５

図−４柱の位置と曲げ強度

３２100年経過した柱に関してみると、建築法令におヤング率ける基準曲げ強度222ＭＰａ以下の柱材が約20％存100年北在する状態にある。これは水はけが悪く全体的に含水率の高い状態におかれ屋外に暴露されたものも含むような環境で100年を経過するという木材にとっては非常に厳しい条件下における残留強度の結果を表したものといえる。住宅における柱の位置と曲げ強度の関係を内部と外周部に分けて図−４に正規化順位曲線を示した。100年経過した柱についてみると、外周の柱は内部の柱の76％の強度となっており、この差が腐朽による強度低下と考えられる。

３．３住宅平面における柱材の強度性能の分布
図−４では、３２年経過した柱では、強度順位の高４０５１４９３２年

い領域では、内部と外周で差がほとんどみられない南が、低強度順位の領域で、外周柱に低強度のものが１１１げ強度現れている。すなわち、条件の悪い一部の柱で劣化

図−５柱の強度性能の平面分布

4０明らかになっている。個別の柱の強度性能の低下にれる°

よる局部的な危険性と、耐力の不均衡による構造的

５）腐朽による柱の強度低下は、住宅の北面と東面な倒壊の危険性を生じている。長期間の使用によるの外周部に集中している。個別の柱の強度性能の低住宅の劣化については、構造 性能を含めた総合的な下による局部的な危険性と耐力の不均衡による構造評価法の確立が重要と思われる。

的な倒壊の危険性を生じている。長期間の使用による住宅の劣化については、構造性能を含めた総合的な評価法の確立が重要と思われる。

４．まとめ100年を超える民家型の住宅の解体調査を行い、そこで用いられた柱材の腐朽状況と曲げ強度性能の引用文献

l）中谷浩、秦正徳ら、100年を経過した住宅の関係を検討した。結果は、以下のとおりである。

ｌ）腐朽度計測法と曲げ強度性能との関係は、大き耐久性調査（第１報）−部材の含水率と腐朽のな腐朽を伴う条件ではピロデインの有効性が認めら

状況一、富山県林業技術センター研究報告、Ｎれた。ファコップによる応力波伝達速度は、曲げヤ

ｏ．20、ｐｌ８、2006

ング率とは高い相関が認められたが、曲げ強度とは

2）飯島泰男、土木用木質構造物の耐用年数評価に相関が認められなかった。この原因は明らかではな

ついて、木材保存２５，５，Ｐ209‑218（1999）

3）大橋一雄、多田野修、ピロディンおよび目視被い。

２）100年経過した柱は、３２年経過した柱の68％の害度をもちいたカラマツ杭材の耐用年数評価、曲げ強度となったが、これは腐朽の影響に加えて初

岩手県林業技術センター研究報告、Nl3、Ｐ35‐期の材質的な違いの影響が認められる。

４０，２００５３）100年経過した柱の内部と外周部で曲げ強度を

４）町田初男、小黒正次、県産材の耐久性能に関す比較すると外周部は内部の76％となっており、腐朽る研究、群馬県林業試験場研究報告、NlO、Ｐ１による強度低下と考えられる。

3‑19,2004

４）100年経過した柱でみると、基準強度以下の柱

5）秦正徳、中谷浩ら、長期耐用された地域型木が約20％、特に外周に限れば50％が基準強度以下に造住宅の耐震診断におけるピロディン闘値、木なっており腐朽による強度低下が大きい。真壁造で材保存、Vol30、No.１，ｐ6‑14,2004

柱が屋外に曝されていることが関与していると思わ

6）内部資料

Summary

Toobtaininformationtoimprovethelifeofthehouse，weperformedadismantlement

investigationofahousebuiltinthetraditionalconstructionmethodinToyamaPrefecturelOOyearsormoreago、Toclarifytherelationbetweenthedecaylevelandthestrengthper‐
formanceofthewood，ｗｅｇａtheredallthecolumnsofthehouse・Afterthedecaylevelhad

beenmeasuredwiththreekindsofmachines，theFakopp，ｔｈｅＳｃｈｍｉｄｔｈａｍｍｅｒ，andthe
Pirodin，thebendingtestwasdone．ＩｎｔｈｅｃｏｌｕｍｎｓｔｈａｔｗｅｒｅｌＯＯｙｅａｒｓｏｌｄthePirodinvaluehadacorrelationbetweenbendingstrengthanddecay・ＩｔｓｅｅｍｓｔｈａｔthePirodintest
waseffectiveinconditionswithahighdecaylevel・Moreover，thetransmissionspeedwith

theFakoppwheretherelationtotheYoungsmoduluswasexpectedshowedahighcorrela‐tionwiththeYoungsmodulus・However，thetransmissionspeeddidnothaveacorrelation

withbendingstrength，thoughtheYoungsmodulusandbendingstrengthshowedtheusual
correlation・Thiscauseisnotunderstood・BendingstrenｇｔｈｏｆｔｈｅｌＯＯｙｅａｒｓｏｌｄｃｏｌｕｍｎｓ
ｗｅｒｅ６８％ｏｆｔｈｅｃｏｌｕｍｎｓｔｈａｔｗｅｒｅ３２ｙｅａｒｓｏｌｄ・

TheYoungsmodulusandbendingstreｎｇｔｈｏｆｔｈｅ３２ｙｅａｒｏｌｄｃｏｌｕｍｎｗｅｒｅ７､86ＧＰａ，ａｎｄ42.7MPa，respectively・Ｏｎｔｈｅｏｔｈｅｒｈａｎｄ，ｔｈｅｌＯＯｙｅａｒｏｌｄｃｏｌｕｍｎｗａｓ５､55ＧＰａ，ａｎｄ富林技研報２１２００８

4
１27.0MParespectively・Wethinkthatthestrengthdecreaseappearedbecauseoftheinitialmaterial
difference（anualringwidthandYoungsmodulus）anddecay・About２０％ｏｆｔｈｅｌＯＯｙｅａｒｏｌｄｃｏｌ‐
umnswerebelowthestandardbendingstrengthoftheBuildingStandardCode・Especially，ｔｈｅｄｅｃａｙｏｆｔｈｅｃｏｌｕｍｎｉｎｔｈｅｏｕｔｅｒａreawasremarkable，ａｎｄｈａｌｆｏｆｔｈｅｃｏｌｕｍｎｓｗｅｒｅｂｅｌｏｗｔｈestan‐dardstrengthThesepillarswerechieflyconcentratedonthefacinｇｎｏｒｔｈａｎｄｔｈｅｅａｓｔｓｉｄｅｏｆｔｈｅｈｏｕｓｅ・Therefore，adisproportioneffectonstructuralpowerwascaused，ａｎｄｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｅｘａｍ‐
ineitssafetytoavoidacollapseofthestructure．