卒業制作：木工コース 研修棟腕木耐力試験から６月７日

 

京北合併記念の森管理棟を作成した昨年に引き続き、今年の卒業制作木工チームは研修棟を製作します。管理棟は土壁で耐力壁としましたが、あずまや吹き放しの研修棟は筋交いで耐力をとることにしました。スパン６mの丸太小屋梁を２列の丸太の柱で受けます。雨除けにそこから１m外に跳ね出した腕木で軒桁を受け、軒の深さを１．５mにする設計になっています。

問題は２m間隔に受ける腕木の耐力です。丸太柱に差し込むために、桁を受けるところは７５mmにしていますが、ほぞの断面は幅４５mmが精一杯です。軒先に５０cmほどの重たい雪が積もったとすると、１本の腕木にかかる重量は最大でおよそ１tほどになろうかと思います。単独の跳ね出し腕木では折れてしまいますので、絵に見るように、枕木と肘木を持ち送り構造として設計してみました。すべてを柱に貫通すとなると、柱の断面欠損が甚だしいので、真ん中の枕木は大入れとして抜かないことに。３本を４本のけやきの栓でくさび留めで一体化しています。さて、この構造がどれだけ持つでしょうか？さっそく、実験をやってみようということになりました。

実際の大きさでは実験台に納まらないので、上半分をつくり、筋交いは半分を納めるようにしています。図面で見るように、鉛直変位と水平変位を計測します。固唾を飲んでいる中、油圧ジャッキを押して行きますと、荷重に応じて、順調に？下がり始めました。設計荷重の５kN時で沈下量はおよそ３０mm、結構柔らかい構造です。さらに、１０kNで５４mmほどとなりました。



今度は筋交い無しでやってみようと、筋交いを外して、水平変位を取りながら、荷重を上げて行きます。５kN時では、水平変位が筋交い有りの場合の２mmに対して、無しの場合では、８mm。７．５kN時では筋交いありで４mmに対して無しでは１４mmと、およそ３倍の変形があります。一方、鉛直方向の変位は７．５kN時では、有りが４２mm、無しが４３mmと、ほぼ同じとみてよい結果となりました。

どこまで耐えられるか？を探るためにも、どんどんジャッキを押して行きますと、時々、バキッとすごい音をたてながら、それでも耐力はじわじわ上がって行きます。これは奥の柱で腕木を止めている込み栓が折れた音のようです。ついに大きな音を上げて耐力がかなり落ちたので、ここら辺りで破断ということに。筋交い有りの最大耐力は１４．２kN、そこでの鉛直変位は８６mm、水平変位は１４mmでした。



実験を終えて、腕木をばらしてみますと、腕木と肘木は破断、込栓も破断していました。けやきの１５＊３０の栓を３０cm間隔に４本入れていますが、楔の食込みがかなり強くへこんでいます。結局、この３本のシステムでは耐力や変形性能は十分であるが、変形が大きすぎるようです。腕木と肘木の２本にして、それぞれ成を大きくして、１８０mmにしてみようということに。新たにひのきの材料を入れて、また試験体をこしらえることにしました。TD君、よろしく！

最後に実験に加わったメンバーで記念写真です。みなさん、ご苦労様でした。また月曜日にでも新しい２本組みで実験をしましょう！　　　（さのはるひと　　＊数値は６月２１日に訂正）