CLTによる木造建築物の設計法の開発（その１）

平成２６年度建築研究所講演会

CLTによる木造建築物の設計法の開発（その１）材料強度等の評価

建築生産研究グループ

中島史郎

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CLTによる木造建築物の設計法の開発（その１）

平成２６年度建築研究所講演会

講演内容の概要
１．CLTとは
２．CLTを木造建築物の構造材として使用する
木造建築物 構造材使にあたっての課題
３．CLTの普及に向けた建築研究所の取り組み
４ CLTの基準強度・許容応力度
４．CLTの基準強度・許容応力度５．今後の展望（注）CLT：Cross Laminated Timber（クロス・ラミネーテッド・ティンバ）
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CLTによる木造建築物の設計法の開発（その１）

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CLTの開発者とCLTの利用状況

Gerhard Schickhofer 氏
Institute of Timber Engineering and Wood
Technology
Graz University of Technology, Austria
Focus Solid Timber Solution – European Conference on Cross Laminated Timber (CLT)より

9 1990年から1995年にかけてCLTを開発
9 その後、ヨーロッパを中心に実用化が進められ、ヨーロッパでは多くの建築実績がある
9 北米でも約5年前から実用化に関する検討が進められ、建築実績が増えている
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CLTとは

https://timberfirst.wordpress.comより

Rimetz,B. (2011)より

挽き板等を幅方向に並べたものを、繊維方向を互いに直角にして積層接着をした
材料
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CLTの製造http://www.archiexpo.comより大きなパネル形状の製品を工場生産する。
工場でパネルに開口加工なども施される。
http://www.archiexpo.comより

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CLTによる木造建築物の施工

工場で生産した壁パネル、床パネル、屋根パネルなどを現場に搬入し、組み立てる。

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CLTによる木造建築物の施工 （続き）

KLHのHPより

パネル間は、長ビス、金物＋ビス、ホールドダウン金物、タイダウン金物等で接合
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パネル間の接合方法

木＋ビス＋木 接合

ビス＋金物＋木 接合

CLT Handbook US Edition より

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海外におけるCLTによる木造建築物

KLHのHPより

KLHのHPより

戸建住宅、３～４階建ての集合住宅、１０階建て程度の集合住宅、事務所、学校など規模と用途は多様
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海外の実績 CLTのヨーロッパ生産量
2011年のCLTのヨーロッパにおける生産量：450,000m3（参考：2013年度の日本の国産素材の需要：18,290,000m3）

日本CLT協会HPより

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我が国の状況
【材料規格】直交集成板の日本農林規格 2013年12月公布
2014年11月施行【建築実績】高知おおとよ製材㈱の社員寮 2014年3月竣工
ビス接合

引きボルト接合

日本CLT協会HPより

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CLTを構造材として使用するにあたっての課題
１．基準強度並びに許容応力度を定める
２．CLT構造に対する構造設計法を定める
３．CLT構造の耐火性能に関する知見を蓄積する¾ 関連する法令等を整備する
技術的な検討が必要
9 木材の利用促進に資する中層・大規模木造建築物の設計・評価法の開発（平成23～25年度）
9 CLT等を構造材とする木造建築物の普及促進に資する設計法の開発（平成26～27年度）
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技術的な検討の内容【材料】
1. 日本農林規格に定める仕様のCLTに対する基準強度と許容応力度を定める際に参考となる技術資料の作成【構造】
2. 引きボルト接合を主体とするCLT構造に対する構造設計法
原案の作成と、実大実験による同設計法の妥当性の検証
3.

ビス接合等を主体とするCLT構造に対する構造設計法原案を作成と、実大実験による同設計法の妥当性の検証【防火】
4. CLT等を構造材とするパネル構造に対する燃えしろ設計法
原案の作成
5.

パネル取り合い部等の耐火性能に関する技術資料の作成
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実施体制
【材料】
9 独立行政法人森林総合研究所，林野庁と連携【構造】
9 「CLTを用いた木造建築基準の高度化推進事業」（国土交通省）の事業者と共同研究を実施【防火】
9 基準整備促進事業「CLT燃えしろ設計法に関する検討」（国土交通省）の事業者と共同研究を実施
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技術的な検討の内容【材料】日本農林規格に定める仕様のCLTに対する基準強度と許容応力度を定める際に参考となる技術資料の作成
繊維方向

CLT

製材

繊維方向

違い

繊維方向

集成材
繊維方向

繊維方向

9 製材・集成材・単板積層材は原則、材のどの部分も繊維方向が同じ
9 CLTは層によって繊維方向が異なる

単板積層材

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製材等の基準強度・許容応力度・材料強度
建築基準法施行令／告示において定められている
曲げ・圧縮・引張・せん断の基準強度
平成12年建設省告示第1452号

製材

曲げ・圧縮・引張・せん断の許容応力度
建築基準法施行令第89条
曲げ・圧縮・引張・せん断の材料強度
建築基準法施行令第95条

集成材

めり込み・座屈の基準強度/許容応力度/材料強度
平成13年国土交通省告示第1024号
曲げ・圧縮・引張・せん断の基準強度
平成13年国土交通省告示第1024号

単板積層材

曲げ･圧縮･引張･せん断の許容応力度/材料強度
平成13年国土交通省告示第1024号
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基準強度・許容応力度・材料強度を定めるにあたって

曲げ・圧縮・引張・せん断の基準強度
平成12年建設省告示第1452号
曲げ・圧縮・引張・せん断の許容応力度
建築基準法施行令第89条

膨大な量の試験と研究

曲げ・圧縮・引張・せん断の材料強度
建築基準法施行令第95条
めり込み・座屈の基準強度/許容応力度/材料強度
平成13年国土交通省告示第1024号
曲げ・圧縮・引張・せん断の基準強度
平成13年国土交通省告示第1024号
曲げ･圧縮･引張･せん断の許容応力度/材料強度
平成13年国土交通省告示第1024号
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CLTに対しても同程度の試験・研究が必要

CLT「直交集成板の日本農林規格」の強度等級

日本CLT協会HPより数年前までは我が国では試験・研究は皆無
異等級構成

早急に、
「直交集成板の日本農林規格」
直交集成板の日本農林規格」に定める各強度等級に対して基準強度を定め、許容応力度と材料強度の求め方を示す必要が生じている

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強度等級

構成の区分

強度等級

構成の区分

Mx120-3-3
M 120 3 4
Mx120-3-4

3層3プライ
3層4プライS120-3-3
S120 3 4
S120-3-4

3層3プライ
3層4プライMx120-5-5

5層5プライ

S120-5-55層5プライMx120-5-7
Mx120-7-7

5層7プライ
7層7プライ

S120-5-7
S120-7-7

5層7プライ
7層7プライMx120-9-9

9層9プライ

S120-9-9

9層9プライMx90-3-3
Mx90-3-4

3層3プライ
3層4プライ

S90-3-3
S90-3-4

3層3プライ
3層4プライMx90-5-55層5プライ

S90-5-55層5プライMx90-5-7
Mx90-7-7

5層7プライ
7層7プライ

S90-5-7
S90-7-7

5層7プライ
7層7プライMx90-9-9

9層9プライ

S90-9-99層9プライ

Mx60-3-3
Mx60-3-4

3層3プライ
3層4プライ層
ラS60-3-3S60-3-4

3層3プライ
3層4プライ層ライ

Mx60-5-55層5プライ

S60-5-55層5プライ

Mx60-5-7
Mx60-7-7

5層7プライ
7層7プライ

S60-5-7
S60-7-7

5層7プライ
7層7プライ

Mx60-9-9

9層9プライ

S60-9-99層9プライ

S30-3-3
S30-3-4

3層3プライ
3層4プライ

S30-5-55層5プライ

S30-5-7
S30-7-7

5層7プライ
7層7プライ

S30-9-99層9プライ

同一等級構成CLTによる木造建築物の設計法の開発（その１）

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基準強度の求め方

製製材

強度等級ごとに所定の量（一般に数百体から数千体）の試験体を用意し、曲げ、圧縮、引張りなどの強度試験を行い 基準強度を誘導する方法
い、基準強度を誘導する方法
一般に Ingrade Test と呼ばれる集成材構成するラミナ等の強度を用いて、理論と計算によって、曲げ、圧縮、引張論
計算、曲 、圧縮、引張りなどの基準強度を誘導する方法
抽出試験を行い、理論と計算の妥当性を確認する

単板積層材
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CLTの基準強度の求め方

CLT

集成材

構成するラミナ等の強度を用いて、理論と計算によって、曲げ、圧縮、引張論
計算、曲 、圧縮、引張りなどの基準強度を誘導する方法
抽出試験を行い、理論と計算の妥当性を確認する

単板積層材
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これまでに得られた知見（抜粋）
曲げ9 CLTの曲げ強度の算定にはMechanical Jointed Beams
Theor が適する
Theory9 CLTの曲げ弾性係数の算定にはShear Analogy Method が適する
面内せん断
9 CLTの面内せん断強度はCLTを構成するラミナの繊維方向のせん断強度と概ね同じとなる可能性がある

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これまでに得られた知見（抜粋） つづき座屈
9 CLTの座屈耐力（長柱）はオイラーの座屈荷重式を用いて求めることができる

CLT Handbook US Editionより

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これまでに得られた知見（抜粋） つづきクリープ破壊9 CLTの荷重継続時間の調整係数(長期許容応力度÷短期許容応力度)は製材 集成材製材や集成材と同等、或いは、やや等 或小さくなる可能性がある

クリープ変形
9 CLTの変形増大係数は製材や集成材の変形増大係数と概ね同じとなる可能性がある

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CLTによる木造建築物の設計法の開発（その１）

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今後の展望
平成26年11月に「CLTの普及に向けたロードマップ」を発表
された
独立行政法人建築研究所、並びに、独立行政法人森林総合研究所をはじめ、関係機関はロードマップの実現に向けて、平成27年度以降も引き続き、連携して試験研究を行う予定である

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ご静聴ありがとうございました

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