家づくり西方設計:木造住宅構造設計と秋田杉強度
2012-03-05T11:55:19+09:00
nisi93jp
家づくり
Excite Blog
垂木h235mm屋根面剛性
http://nisi93.exblog.jp/17466298/
2012-03-05T11:53:00+09:00
2012-03-05T11:55:19+09:00
2012-03-05T11:53:25+09:00
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木造住宅構造設計と秋田杉強度
今朝に秋田県立大学付属木材高度加工研究所でそのシリーズで垂木h235mmを使った屋根面剛性の強度試験が行われた。
屋根面で剛性をとり、火打梁をなくしたい。
垂木h235mmは本来300mm欲しいのだが、歩留まりや生産性からh235mmになった。
この垂木間に断熱材を充填する。
断熱材が235mm以上の場合は内側付加断熱にする。
垂木の高さが90mm以上の場合は垂木の転び具合から剛性を軽減する計算式がある。
そうではあるが実際はどうだろうかの実験である。
工夫し計算式以上の数値が求められる可能性を求めての事だ。
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CLT振動試験2 公開実験 非公開実験:防災科学技術研究所
http://nisi93.exblog.jp/17336037/
2012-02-07T16:49:00+09:00
2012-02-09T19:04:02+09:00
2012-02-07T16:49:53+09:00
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木造住宅構造設計と秋田杉強度
3階建てだが、屋上に約40トンの積載荷重を載せ5階建てを想定している。
ヨーロッパの大判のCLTと違い1m×3mのCLTで構成している。
接合は引きボルトと平プレートである。
6日の公開実験は、建築基準法で要求される希に発生する地震において損傷限界変形量(1/120rad)以内で納まることを把握す事だった。
建築基準法で要求される希に発生する地震とは、建築基準法の耐震強度は改定前震度7(改定後は震度6弱)の400ガル(関東大震災級)。
公開実験はこの程度であり、損傷もなく、損傷限界変形量以内であった。
変形は1/200rad程度の変形に納まり、損傷は殆どなかった。
最大層間変形が2階で17.7mm、脚部の浮き上がりは最大で3mmを多少超えた程度だった。
これでは物足りなかった。
知らなかったが今日7日は非公開で阪神大震災(改定後震度7・最大加速度818ガル)のレベルで振動実験している。
私は見学していないが、見学者から、
「ただいま第一回目の振動終了しました。阪神大震災時の100%レベルで振動し、崩壊はなし、損傷もほぼ無し、アンカーや金物も無事とのことでした。一部パネルにヒビあり。」
阪神大震災(最大加速度818ガル)でもびくともしない絶大な耐震木造建築だ。
耐火性もあるから、これからの巨大地震対応のエコ都市型耐震耐火木造建築と言える。
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蕨市(埼玉県)の秋田スギの家
http://nisi93.exblog.jp/7824899/
2008-04-27T14:37:00+09:00
2008-04-27T23:32:38+09:00
2008-04-27T14:33:45+09:00
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木造住宅構造設計と秋田杉強度
蕨市の住宅会社トラストに断熱・気密と構造のアドバイスをしている。
米代川下流森林伐採・能代製材の秋田スギを北陸では能代杉と呼ぶ。
現在は、私どもが見立てた秋田スギを白神山能代杉と呼んだ方が聞こえが良いか。
以前から、トラストの住宅に、一本一本機械等級区分した割角柱(芯去り、修正挽き)と、この白神山能代杉を使いたかった。
秋田スギは白神山地山麓米代川流域の森の秋田スギで、製材は能代市二ツ井の工藤はじめ材木店。柱は天乾と中低温人乾の割角、梁も秋田スギで一本一本ヤング係数(強度に関連)をはかり、構造計算にリンクさせている。
今回は、西方設計が関与したは、機械等級区分された白神山能代杉で構造計算したこと、木工事に能代の池田建築店を紹介した事、機械等級区分した白神山能代杉の段取りだけだった。今、トラストの展示住宅の計画と設計をしている。
流れ作業の機械のプレカットでなく、大工による白神山能代杉を一本一本の癖と強度をみての手加工の墨付け刻み。写真は池田建築店。
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秋田スギ梁の機械等級区分3
http://nisi93.exblog.jp/7646964/
2008-04-01T11:03:00+09:00
2008-04-01T18:47:13+09:00
2008-04-01T11:03:26+09:00
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木造住宅構造設計と秋田杉強度
下の表は、機械等級区分した35本の梁・頭繋・胴差・桁類。35本の中でE50は3本しか無い。E70以上は91.43%以上であるから、スギは弱くて梁に使えないとは言われない。E90は7本ある。
E50の秋田スギは荷重が軽い赤楕円の胴差に使った。構造計算してクリアしている。
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秋田スギ梁の機械等級区分2
http://nisi93.exblog.jp/7646670/
2008-04-01T09:54:00+09:00
2008-04-01T18:41:04+09:00
2008-04-01T09:54:10+09:00
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木造住宅構造設計と秋田杉強度
その秋田スギの手加工の墨付けと刻み。
ヤング係数をだし機械等級区分E70。
墨付け。
刻み。
長さ6mの通し柱。
通し柱は割角。
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秋田スギ梁の機械等級区分
http://nisi93.exblog.jp/7596372/
2008-03-25T15:44:00+09:00
2008-04-01T18:43:18+09:00
2008-03-25T15:44:15+09:00
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木造住宅構造設計と秋田杉強度
高さが360mmの秋田スギの梁。
梁をハンマーでたたき、その反射音を計測する。
パソコンに数値を入れヤング係数(強度に相関関連した数値)をだす。
計算結果の画面。右端欄に機械等級区分のE70・E90などが表示される。
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柱=秋田スギ割角,梁=秋田スギ,土台=青森ヒバ
http://nisi93.exblog.jp/7578774/
2008-03-23T10:01:00+09:00
2008-04-01T18:44:16+09:00
2008-03-23T10:01:57+09:00
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木造住宅構造設計と秋田杉強度
・秋田スギの一本一本を機械等級区分しヤング係数(強度)を印字する。
・含水率は20%以下。
・ヤング係数(強度)生かした許容応力度構造計算する。
・柱は秋田スギ割角(二度挽修正芯去材),梁は秋田スギ平角,土台は青森ヒバ。
秋田スギ割角。
年輪が3mm前後と密な秋田スギの割角。
秋田スギの梁の平角。
耐候性が大きな青森ヒバの土台。
天板。機械加工のプレカットではなく。構造計算された伏図を元に,大工が秋田スギを適材適所に一本一本確認しながら選び・目を見ながら墨付けをする。ここが機械プレカットでは出来ない所だ。
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高温低湿乾燥と強度 2 岡崎泰男准教授
http://nisi93.exblog.jp/7362029/
2008-02-26T12:06:00+09:00
2008-04-01T18:45:02+09:00
2008-02-26T12:06:08+09:00
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木造住宅構造設計と秋田杉強度
曲げヤング係数は高温低湿処理乾燥の影響をほとんど受けない。
曲げ強度は120℃の高温で4日間(96時間)だと多少下がるが、その他はほとんど影響がない。
120℃の高温で3日間(72時間)までは影響なく、120℃の高温で4日間(96時間)だと多少強度が下がるが、無等級材の強度より上なので問題はない。
再度の結論。
120℃の高温で4日間(96時間)だと含水率が3%前後になっている。普通にはない状態だ。
高温低湿人工乾燥でも含水率が約8〜50%とバラツキが大きいものだ。12%当たりを狙うには105℃72時間か。
上記資料は研修会。]]>
高温低湿乾燥と強度 1 岡崎泰男先生
http://nisi93.exblog.jp/7353136/
2008-02-25T12:10:00+09:00
2008-04-14T13:26:11+09:00
2008-02-25T12:10:33+09:00
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木造住宅構造設計と秋田杉強度
最初に紹介するのは、木高研の岡崎泰男先生の「高温低湿処理がスギ柱材の強度に及ぼす影響」で、スギ柱そのものの高温低湿乾燥後の強度。接続部の強度は後日。知りたい所だ。
A〜Hまで8パターンの温度と時間別の強度試験を行っている。120℃96時間、120℃72時間、120℃48時間、120℃24、105℃96時間、105℃72時間、95℃96時間、85℃240時間。
結論から紹介すると。
120℃の高温で3日間(72時間)までは影響なく、120℃の高温で4日間(96時間)だと多少強度が下がるが、無等級材の強度より上なので問題はない。この件も後日紹介する。]]>
木造住宅の構造設計と秋田杉強度9:機械等級区分の秋田スギ強度2
http://nisi93.exblog.jp/6956521/
2007-12-17T18:19:00+09:00
2007-12-18T23:49:42+09:00
2007-12-17T18:14:54+09:00
nisi93jp
木造住宅構造設計と秋田杉強度
耐震等級を建築基準法と同等の耐震等級の1から、構造計算によって、基準法の1.25倍の耐震等級2や最上級の1.5倍の耐震等級3にする。他に耐風、耐雪も最上級の等級2にする。
構造計算は強さの確認だけではなく、秋田スギなどの地域材を明確に合理的に正当に使用できる。合板や集成材を使うと等級2や3にレベルアップしやすいが。剛性関連では無垢材の板、構造材ではスギ機械等級区分材を使って、構造計算しながら工夫する。
秋田スギの無等級じゃなく、機械等級区分されたスギE70、90、110などを適宜使用する。スギは弱いと思われているが、機械等級区分したスギE70、90、110は米松に対応できる。
初めは柱や梁などの構造材をスギの無等級で計算する。
荷重が大きくかかる赤の柱(以前紹介した平面図は全方向ので、赤丸の2本の105角の柱)はスギ無等級ならNGだが、米松無等級にすると良い。しかし、米松でなく、秋田スギの機械等級区分されたE70の秋田スギ以上でOKなのでそれを使う。
100本前後ある柱の中で、機械等級区分されたE70の2本だけで済む。他の柱は充分に安全な緑色の柱が1本、他は過剰か・やや過剰かの青色系であり、秋田スギの柱で充分以上に余裕がある。
梁を秋田スギの無等級材で、太さを想定した数値で入力計算すると、荷重が大きい2本の大梁が危険数値のオレンジ色になる。他の梁などの横架材は、過剰か・やや過剰かの青色系である。
この2本の梁は、断面を増やすか、米松の無等級材を使用すると安全側になる。しかし、米松を使用せずにE70の秋田スギを使う。
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木造住宅の構造設計と秋田杉強度08:機械等級区分の秋田スギ強度
http://nisi93.exblog.jp/6956327/
2007-12-17T17:18:00+09:00
2008-02-04T08:58:05+09:00
2007-12-17T17:18:09+09:00
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木造住宅構造設計と秋田杉強度
すぎのように機械等級区分された数値では、最上級のE150は51.6N/mm2〜最下位のE50の24.051.6N/mm2まで区分されている。
無等級であれば強いのも弱いのも22.2N/mm2なのだが、機械等級区分された秋田スギでは最下位の等級でもE50 ・24.051.6N/mm2の数値を使え構造計算上有利である。
強いとされる梁に使われるべいまつの無等級材のヤング係数はE9.807N/mm2、曲げ強度は28.20N/mm2。
この無等級材のべいまつより強い数値を使えるのは、すぎではE70N/mm2・曲げ強度29.40N/mm2以上である。
秋田スギのE70・29.4N/mm2以上は蒸気の表から全体量の78%に達する。
E90・34.8N/mm2以上は全体量の54%、
E110・40.8N/mm2以上は全体量の32%に達する。
秋田スギの約80%は米松の無等級材より強い強度を示している。秋田スギを有効に使うにはこれらの事柄を認識しながら構造設計時に強度関連の数値を入れる]]>
木造住宅の構造設計と秋田スギ強度07:秋田スギと米松の強度
http://nisi93.exblog.jp/6955418/
2007-12-17T11:52:00+09:00
2008-02-04T08:59:22+09:00
2007-12-17T11:52:31+09:00
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木造住宅構造設計と秋田杉強度
秋田県立大学付属木材高度加工研究所の市民向け公開講座の岡崎准教授による「木材応用講座「木材の強度試験と性能評価」」の実験結果が 下記の表である。秋田スギと米松とその他の木材を本数は少ないものの実際に破壊してだした数値である。
表は実際、材種別の柱や梁を各種破壊強度試験を行った数値。表2は表1の数値に基づき、平均値や標準偏差をだしたもの。
表1の
秋田スギの梁の曲げ強度の実測値は29.0から42.8Mpa、平均値が38.0Mpa。
米松の梁の曲げ強度の実測値は23.1から36.7Mpa、平均値が31.7Mpa。
以上の結果からだけだが、今回の試験では、秋田スギは米松より曲げ強度が上回っている。
住宅現場に入っている米松を見て感覚的に、以前の米松より強度がなさそうに思えるのが裏打ちされている。
以上の事からも、すぎやべいまつなどの無等級材を使用するのではなく、機械等級区分材を使ってその実情に沿った数値で構造計算することが理にかなっている。
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木造住宅の構造設計と秋田杉強度06:年輪幅と強度
http://nisi93.exblog.jp/6951465/
2007-12-16T18:49:00+09:00
2007-12-17T00:33:59+09:00
2007-12-16T18:49:21+09:00
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木造住宅構造設計と秋田杉強度
これまで木材の強度のバラツキが大きいことを紹介してきた。
今後、無等級材の強度数値で構造計算するより、機械等級区分材の数値で構造計算することの有効性にふれたい。
今回はスギの年輪巾と強度の関連を紹介する。
下表の出典と解説は秋田県立大学付属木材高度加工研究所飯島教授。
「1枚目左:スギの柱、梁桁材心持ち材の全国データ(MC15%に調整)をつかって年輪幅とMOR(曲げ強度)の関係を示したものです。」
「1枚目右:年輪幅とMOEの関係で(平均値±標準偏差)、年輪幅とMOE(曲げヤング係数)は強い相関があることが分かると思います(実際は未成熟材の影響なのですが)。」
「2枚目左:年輪幅とMORの関係で(平均値±標準偏差)、年輪幅とMORもMOEほどではないにしろ、強い相関があることが分かると思います。」
以下は西方の説明。
曲げ強度の最大値と最小値の比較。
柱の年輪幅が狭い(目がつんだ)年輪幅約2mmのスギ材の曲げ強度は、
目粗いな年輪幅約10mmのスギ材の曲げ強度の約1.54倍,
年輪幅約17mmのスギ材の曲げ強度の約2倍。
平均値同士の比較。
3〜5mmのスギ材の年輪幅の曲げ強度の平均値は,約10mmのスギ材の年輪幅の曲げ強度の平均値の約1.4倍。
関東・関西の柱は11月29日に紹介したような30年生前後の細い丸太から1本の柱をとっている。年輪幅は目粗な10mm前後で,芯,ほとんどは未成熟材。
70年生以上の太い丸太から芯を去った,年輪幅が3mm前後の11月29日に紹介した割角を使用したい。
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木造住宅の構造設計と秋田杉強度05:強度のバラツキと強度の決め方
http://nisi93.exblog.jp/6875208/
2007-12-01T12:34:00+09:00
2007-12-15T18:20:53+09:00
2007-12-01T12:34:33+09:00
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木造住宅構造設計と秋田杉強度
すぎの無等級材の曲げは22.2。
目視等級区分甲種構造材(梁など)の最上級1級でも曲げで27.0、最下位の3級で22.2。
機械等級区分の最上級のE150は51.6、最下位のE50は24.0。
目視等級区分では等級区分の効果が極めて少ない。強度のバラツキを適材適所に合理的に使うにはやはり機械等級区分だ。
下の表は目視等級区分されたものでも、同じ等級の中で随分と強度のバラツキがある。
「目視等級区分のなかのバラツキ」
= 資料は秋田県立大学付属木材高度加工研究所 飯島教授 =
安全性を考え、強度がかなり低めに、下限値5%に設定されている。
強度は普通全体の平均値と思われようが、それではリスクが50%あることになる。危険度が高過ぎる。それで下限値5%。リスクは頗る低いが、半分以上の強い材料を見捨てる事になっている。
= 資料は秋田県立大学付属木材高度加工研究所 岡崎准教授 = 西方の加筆箇所あり。
上記を考え、機械等級区分材を使って構造計算し、秋田杉の強度を有効に使う事だ。
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木造住宅の構造設計と秋田杉強度04:秋田スギの需要拡大!講演会 JASは最低レベル
http://nisi93.exblog.jp/6870181/
2007-11-30T11:33:00+09:00
2007-12-15T18:21:28+09:00
2007-11-30T11:28:32+09:00
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木造住宅構造設計と秋田杉強度
豊富な資料を元に種々のお話があったが、最後の方のお話の
・「今後、品質を求められる中で、新JASになってもJASは最低限のレベルだ。前回改正時、低レベルにしたので普及しなかった。」
・「姉歯偽装もちろんのこと食品偽装のなかで社会に求められるのは品質であり、来年の建築基準法改正に伴う特例の廃止---14図書の追加、使用構造材料一覧表における「木材の品質」」が、同感と思った。
最近の私のテーマはそれらの延長上にあり、基準法やJASの先に大きな可能性がある。
現状は、JAS製品だけでも対応が大変な中で、ヤング係数別に機械等級区分された秋田スギを適材適所に合理的に使えるよう構造計算する。その木材の供給づくりを木材の人たちと考え、供給してもらいたい。
木材関連の聴衆も多かったし、自覚してきているのだろう。住宅はもちろんのこと、四小の木材供給に向けても機械等級区分を目指している。そうした雰囲気になってきている。頼みますよ。
質問の時間が少なく、秋田県立大学付属木材高度加工研究所の高田先生しか出来なかったが、私は、機械等級区分された原木を出荷する事を、東北森林管理局長としての河野元信氏に聞きたかった。
今年の3月の三重県尾鷲での「木の建築フォラム/尾鷲」でパネラーとして一緒だった、既に原木の機械等級区分をしている高知の林業と製材業の嶺北木材協同組合の田岡秀昭さんのお話を聞いて強く感じていた。]]>
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