卒業制作：木工コース 蟻落とし仕口の耐力実験－１ ５月３１日

今年度の建築科木工コースは３件の町家改修に挑んでいます。その紹介はまた別便でお知らせしましょう。ここでは、京都のまちにふさわしい新築町家を建てるのに必要な勉強として、杉材を用いた蟻落とし仕口を検討しようと、耐力実験を行っている様子を紹介します。


　実験の様子　受ける梁に割れ破壊がおこる

 実験は３体、１は練習用でつくった１０５mm角の腰掛蟻、グラフはyoko105-1 赤で示しています。
次に４寸＊８寸の親梁に４寸＊６寸のささらが蟻で仕込まれたものを２つ。
その１は先日、データ無しで破壊試験したものを再度、割れをビスで留めて実験をしてみました。　グラフはyoko180-1　緑　です。
もう一つのサンプルですが、タダ君が作成したものです。グラフは　yoko180-2　水色です。


　実験結果比較グラフ

赤のグラフ１０５ｍｍ角の試験体では、力の作用点がh＝８００でしたので、曲げ力としては、ここのkN＊１．２５でkNm　という数値になります。グラフはそのままのデータなので、このまま強度の比較にはなりません。
６０mm程度引っ張ったところで最大値０．５７kNですから、１／１３rad　で　０．７１kNm　という曲げ荷重が記録されていると見て下さい。
その後は徐々に落ちていって、０．２５kN、０．３１kNm　で推移するということになりますが、これはボルトで押さえられているので、それ以上割れが進行しなかったということと見られます。

次に、緑のグラフ、１８０ｍｍの試験体の１ですが、力の作用点Hが９００ですので、曲げ力は１．１倍することになります。押し引きしていますが、押し（＋側）は前回の破壊によって、強度が出ません。引き側（ー側）で見て下さい。
ー側では、最大値は－７２mm辺りのところで－０．５７kNとありますが、力の係具合で０点が２５ｍｍほどずれているので、補正すると、－５０mm程度のところで０．５７＊１．１＝0.63kNm　となります。最大値では、＋側の方が大きくて、１１６mmのところ（補正後　９０ｍｍのところ　１／１０rad　で）０．７９kN　０．８８kNmということになります。


３つめに水色のグラフ、１８０ｍｍの試験体の２ですが、設定をあやまり、引き側（ー側）で途中からワイヤーが緩んでしまい、データが取れていません。押し側（＋側）で見て下さい。最初から剛性が高くて、きちんとできている印象があります。さすがタダ君ですね。
２５mm（１／３６rad）あたりからほぼ横ばい状態で、０．９kNほどを出しています。最大値は８０～９０mm（１／１２～１０）あたりで　０．９９kN　１．１kNmぐらいです。引き側では、６０～８０mmあたりで１．０８kN　１．２kNm　を出しています。

全体を通して、

１　蟻落しは水平横方向の曲げ荷重に弱そうだ

２　１／２０～１０rad　でピークがあり、そこから母材に割れが入って耐力は落ちる

３　最大耐力は　蟻の長さで　２．５寸（７５mm）で　０．７５kNm　程度、　６寸（　180mm）で　１．１kNm　程度
　　蟻の大きさに比例していないようだ

４　梁間方向での揺れにおいて、壁がある両妻面に対して、大黒柱通りは受けている荷重の割に壁が少ない
　　ので、この通りの水平方向の振れ幅が大きくなる可能性がある。そのような場合に水平構面が平行四辺
　　形に変形することになる。通し柱を結ぶ主要な梁とささらが変形に抵抗するが、蟻落としささらの水平曲げ
　　に対する抵抗力の負担を検討する必要がある　（上図参照）

今週はまっすぐ引き抜く実験をしてみます。お楽しみに。　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（さのはるひと）