杉という木材の建築構造への技術利用/第9回「新しい水平構面をつくる・その５」

連載

文/写真　田原　賢

「杉の可能性を引き出す」木造建築の構造を、実例をもとに紹介していきます

＊第5回「新しい水平構面をつくる・その１」はこちらへ

＊第6回「新しい水平構面をつくる・その２」はこちらへ

＊第7回「新しい水平構面をつくる・その３」はこちらへ

＊第8回「新しい水平構面をつくる・その４」はこちらへ

●試験体（４）　米松（ドライビーム）の上　合板直貼り　（落とし込み根太仕様）

試験結果/８月２９日

変形角（rad）	荷重（ＫＮ）	変位量（ｍｍ）	破壊状況
1/600	６｛５｝	４．５５	合板のこすれる音が聞こえた
1/300	８｛７｝	９．１	合板のズレが２ｍｍ程度みられた釘の引抜による音が聞こえた
1/150	１２｛１０｝	１８．２	合板のズレが５ｍｍになった土台の割裂　中
1/100	１４｛１２｝	２７．３	土台の割裂　大釘の引き抜き音が激しくなった
1/50	１７｛１４｝	５４．６	土台割裂が広がってきた釘が合板へめり込んでいた
1/30	１８｛１４｝	９１	激しい釘のめり込み音釘の引抜による合板のめくれが生じてきた
1/18 （MAX）	１０	１５０	合板コーナー部の釘が抜けかかっていた

｛　｝内は引きの時の数値を示す

試験状況（合板直貼り　落とし込み根太仕様）

写真１　実験前全体状況
木造３階建てによく使われる仕様で、「剛床仕様」である。試験前に合板が浮いていないかをチェックした後に試験を行なった。上図のように合板は横張り仕様でＣＮ５０＠１５０にて設置。

写真２　実験前全体状況（裏側）
横張りなので横の受け材を優先し、根太を設置した。

写真３　合板ずれ確認用のマーキング状況
合板のずれを確認するためのマーキングを行なった。

写真４　合板ずれ確認用のマーキング状況
合板の変形をチェックするために試験体の裏面のコーナー部にマーキングを行なった。

写真５　合板のずれ確認状況（１／３００ｒａｄ時）
合板のズレが１ｍｍ程度。

写真６　合板のずれ確認状況（１／１００ｒａｄ時）
合板が１０ｍｍ程度ずれているのがわかる。

写真７　釘のめり込み状況（１／５０ｒａｄ時）
ＣＮ５０釘が合板へめり込み、ずれ（抜け出しが生じている）を伴っていた。

写真８　最大ストローク時の全体変形状況
合板のずれが５０ｍｍ程になり、両側の梁材も曲げ変形を起こしているが、大きく破壊した箇所はなく、靱性（釘がズルズル抜けながら粘り）のある破壊であった。

●試験体（５）　杉（高知産）厚板　せん断抵抗ダボ仕様

試験結果/８月２９日

変形角（rad）	荷重（ＫＮ）	変位量（ｍｍ）	破壊状況
1/600	９｛１２｝	４．５５	板のこすれる音が聞こえた
1/300	１３｛１６｝	９．１	ダボのめり込み音が時々した
1/150	２１｛２３｝	１８．２	ＨＤ金物が曲げ降伏しはじめたダボのめり込み音が激しくなった
1/100	２７｛２７｝	２７．３	板間のズレはほとんど見られなかった端部の板に２ｍｍ程度の隙間が生じた
1/50	３７｛３５｝	５４．６	ダボの少ない所のめり込みが１０ｍｍ程度みられたダボの多い所のめり込みは３ｍｍ程度みられた
1/30 ｛1/34｝	４４｛４０｝	９１｛８０｝	ダボのめり込みは大きいが、耐力は上がっていたＨＤ金物が曲げ降伏により破断した
（MAX）

｛　｝内は引きの時の数値を示す

試験状況（杉「高知産」厚板　せん断抵抗ダボ仕様）

写真９　実験前全体状況
吉野産の杉よりよく乾燥していたため、板間の隙間はほとんど見られなかった。

写真１０　杉厚板ずれ確認用マーキング状況
試験体前面の数箇所に板ずれ確認用のマーキングを行なった。

写真１１　ホールダウン金物の曲げ降伏状況
（１／１００ｒａｄ時）
乾燥した杉材は、めり込み剛性も高く、吉野の杉材よりも硬い挙動であった。つまり、板材のズレは1/100ｒａｄ程度ではあまり見受けられず、剛体回転による脚部浮上のため、ホールダウンが降伏した。

写真１２　杉板の浮き上がり状況（１／１００ｒａｄ時）
板材が２ｍｍ程浮き上がっているのがわかる。

写真１３　せん断抵抗ダボめり込み状況（１列６個）
（１／１００ｒａｄ→１／５０ｒａｄ）
１列に６個のダボが設置している箇所のずれは約３ｍｍ程度で、せん断力は６箇所に等分され、その分ダボのめり込みも少なかった。

写真１４　せん断抵抗ダボめり込み状況（１列４個）
（１／１００ｒａｄ→１／５０ｒａｄ）
１列に４個のダボが設置している箇所は１０ｍｍほどずれ、６箇所の列よりもダボに　１．５倍のせん断力が生じ、それが大きなめり込みとなって現れた。

写真１５　ホールダウン金物の破断直前の状況
（１／３４ｒａｄ時）
桧（吉野産）厚板　せん断抵抗ダボ仕様と同様に、面全体が剛体回転し、ホールダウン金物が梁材にめり込むほど変形してしまい、溶接付近に亀裂が見られた。

写真１６　ホールダウン金物の破断直後の状況
（１／３４ｒａｄ時）
ホールダウン金物の破断以外では、脆性的な破壊が起きた箇所はないので、接合金物次第でもう少し耐力が期待できた。
つまり、構面が強ければそれだけ強力な接合金物が必要になることを念頭に入れておかなければ、このような脆性的な破壊を引き起こしてしまう。

あまり強力な構面をつくるとこのようにＨＤ金物が脆性的な破壊をするので、ＨＤ金物の強度をあまり過信しないようにし、合板直張りの片面張りがＨＤ金物の限界だと思ったほうがよい。
ＨＤ金物がこのように脆性的な破壊を起こすのは、規格がＪＩＳではなく、溶接部や穴欠損部での信頼性が曖昧な規格で製作されているためである。

次号は吉野産の杉とヒノキの実験結果です。乞うご期待。

●＜たはら・まさる＞「木構造建築研究所　田原」主宰 http://www4.kcn.ne.jp/~taharakn