日本建築学会大会学術講演梗概集（近畿） 2014 年 9 月

22114

改良楔を用いた柱-貫接合部のモーメント抵抗機構に関する実験
その１．十字型試験体の実験概要及び結果

伝統木造軸組

改良楔

実大実験

繰返し載荷

ばね機構

エネルギー吸収性能

正会員○羽生田善将*1

同

小野徹郎*2

同井戸田秀樹*3

同

藤川大輝*4

１．序ーメントだけを負担するよう、柱頭と柱脚はメカニカル
伝統木造軸組における主要な耐震要素である柱-貫接なピン接合とし、貫両端をピンローラー支点として試験合部は、貫や楔の繊維直交方向のめり込みによるモーメ体を支持している。荷重は H 型鋼の載荷梁にオイルジント抵抗機構を有し、大変形領域まで極めて高い変形性ャッキを用いて作用させた。
能を持つことが特徴である。しかし、繰返し載荷時の履3.3 載荷方法
歴は基本的に進行スリップ型であり、楔の抜け出しを拘載荷方法は、層間変形角 1/300、1/200、1/150、1/100、束することにより進行を抑制することはできるものの1/75、1/50、1/30、1/15、1/10rad で正負交番各 3 回の加1)2)、スリップ形の履歴形状自体を改良することは難しい。 力を行った。また、1/10rad に達しても荷重が 80％を下
本研究は、楔に取り付けたばね機構で楔の位置を制御回らなかった場合、1/5rad まで単調載荷を行った。
し、繰返し載荷時にバイリニア型の履歴成分を柱-貫接４．実験結果・考察合部に付与したより高いエネルギー吸収性能を持つ改4.1 荷重変形関係良型のモーメント抵抗機構を提案するものである。本報
各試験体の荷重変形関係を図３に示す。変形は柱を剛では、楔の位置の制御に影響を与えると思われる楔の樹体と仮定し、柱頭の水平変位量を柱支点間長さで除した種と形状に着目し、それらが柱-貫接合部の繰返し性能変形角とした。また、載荷梁の重量による P-Δ効果を補に与える影響を実験に基づいて検討する。本稿その１で正している。まず、ばね機構のない(a) JB-05-0 とばね機
は、１本の柱と通し貫をモデル化した十字型試験体を用
柱楔上端面角度
ばねいた検討内容について報告する。
楔楔
２．改良楔の概要
ばね100 52 100
100 52 100
提案する改良楔を図１に示す。楔の木口と貫の上端に152152
貫200
鋼製の治具を取り付け、2 つの治具の間にばねを挟むことで、仕口が開いたときに楔が入り込む機構とした。使216621303
用するばねは、自由長さ：140.0mm、密着長さ：52.5mm、
図１ 改良楔詳細
ばね定数：11.67N/mm である。
表１ 試験体一覧
３．実験概要3.1 試験体概要
柱寸法 貫寸法
試験体名
貫樹種
楔樹種 θk（deg） ばね機構
(mm)(mm)
試験体一覧を表１に示す。柱・貫寸法は実際に社寺建JB-05-0
無5JB-05-1
築で用いられる寸法を参考に設計した。柱の樹種はケヤ
ベイヒバ
φ303.0 66.7×197.0 ベイヒバ
JB-10-110
有キ、貫の樹種はベイヒバである。仕口タイプは、通し貫JB-15-115JK-05-15
ケヤキに渡りあごのあるものとし、楔は普通楔とした。本実験では楔の樹種と形状がばねによる制御に与える影響を観察することが目的であるため、実験パラメータは、ばね機構の有無、楔樹種、楔上端角度 θk とした。楔樹種はベイヒバとケヤキの 2 種類、θk は 5°、10°、15°の 3種類を用意した。
3.2 実験装置
図２に実験装置を示す。十字型試験体を用いた本実験
10001000100010001000
1000100010001000
図２ 実験装置
装置は、載荷時に貫に軸方向力が作用せずに仕口部がモ
Experimental Study on Moment Resisting Mechanism joint of
HANYUDA Yoshimasa, ONO Tetsuro,
IDOTA Hideki and FUJIKAWA Daiki
Nuki-to-Column use of Enhanced Wedge. Part.1
Experimental Outline Results of Cross-shaped Type1100220011001219718561k― 227 ―15151010

荷 重 [kN]

荷 重 [kN]

構を有する(b) JK-05-1〜(e) JB-15-1 を比較すると、ばね機構が無い(a)は木造接合部特有の進行スリップ型の荷重変形関係であり、原点位置での復元力は繰返し載荷時も全く観察されなかったのに対し、ばね機構がある(b)〜(e)はバイリニア型の履歴成分が発生した。特に、θk =５°の(b) JB-05-1、(c) JK-05-1 では、大きな改善効果が見られた。また、(c) JK-05-1 以外の試験体は 1/5rad まで耐力低下が見られなかった。楔の樹種の影響については、楔樹種をケヤキとした(c) JK-05-1 で高い耐力が得られたが、変形角 0.08rad 近傍で貫の折損による耐力低下が観察された。さらに、0.12rad 近傍で貫がより折損し著しく耐力低下した。(b) JB-05-1 (d) JB-10-1 (e) JB-15-1 で θk の影響を考察すると、θk が大きくなるほど楔位置制御によ

50-5-10-15

50-5-105-15-0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2
変形角 [rad](a) JB-05-05-0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2
変形角 [rad](b) JB-05-1

15151010

荷 重 [kN]

荷 重 [kN]

貫折損

50-5-10-1550-5-105-15-0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2
変形角 [rad]1010[kN]

1550重150-5-55-1515-0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2
変形角 [rad](e) JB-15-1*1*2*3*410-0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2
変形角 [rad]

図４

載荷後の楔の変形(d) JB-10-1

荷荷 重 [kN](c) JK-05-1-10

るバイリニア成分は小さくなる傾向が見られた。これは、図４に示すように θk が小さいと楔が仕口内に入りやすく、繰返し載荷ごとに楔が移動するので楔上端面が均等にめり込むのに対し、θk の大きな楔は最初のめり込みで生じた段差が柱に接触するため仕口内に入りにくく、ほとんど楔位置が制御できないことによる。(f)は θk ごとに描いた骨格曲線を比較したものである。わずかではあるが、θk が大きいほど耐力は上昇した。これは、θk が大きくなるとめり込み時の繊維方向の応力成分が増えるためと考えられる。
4.2 エネルギー吸収量
改良型楔による仕口の性能を吸収エネルギー量で考察するため、累積エネルギー吸収量を載荷プログラムとの対応で示したのが図５である。縦軸のエネルギー吸収量は、ばねがない従来型試験体（JB-05-0）のエネルギー吸収量との比率で示した。ばね機構がある改良型の楔試
験体はすべて縦軸が 1.0 を超え、従来型よりも高いエネルギー吸収性能を示したが、耐力の高い JK-05-1 試験体は変形が 1/100 程度からエネルギー吸収量に差が現れ始め、その後も高いエネルギー吸収性能を示した。一方、
θk の影響は変形角 1/30 程度から観察され、θk が小さいほど高いエネルギー吸収性能を示した。
５．結
本稿では、十字型試験体の結果報告及び考察を行った。
その２では門型試験体の結果について報告する。
【参考文献】その 2 にまとめて示す。

-10-15

ケヤキ・5°

15°

ベイヒバ・10°
ベイヒバ・5°

10°
5°

ベイヒバ・5°
ベイヒバ・15°

JB-05-1
JB-10-1
JB-15-1-0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2
変形角 [rad](f) 骨格曲線

図３ 荷重-変形関係
亀山建設株式会社 専務取締役
椙山女学園大学 教授・工博（名古屋工業大学名誉教授）
名古屋工業大学大学院 教授・工博
名古屋工業大学大学院 博士前期課程

図５*1
*2
*3
*4

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エネルギー吸収量及び載荷プログラム

Kameyama Construction
Prof., Sugiyama Jogakuen Univ, Dr.Eng.
Prof., Nagoya Institute of Technology, Dr.Eng.
Graduate Student, Nagoya Institute of Technology