応用課程 開発課題20周年史

関東職業能力開発大学校 第２２回 ポリテックビジョン in 栃木 124 振動発生装置を用いた振動学習用教材の作成 グループ９ 建築施工システム技術科 〇伊澤篤志 石塚諒馬 生井貴大 亀田大 中村真樹 益子結衣 1． テーマ背景・目的 日本は，地震が多発している国である．過去には， 関東大震災や東日本大震災などの地震が発生しており， 家屋の倒壊や震源から離れた場所の高層建築物でも大 きな揺れを感じた．この揺れには，固有周期が関係し ているとわかっている． 当大学校の建築施工システム技術科 13 号棟実験室 には起振器と振動台(以下:振動台等)がある．昨年先輩 方が振動台等の操作マニュアルと構造解析の授業で使 用可能な実験マニュアルの作成を行った．それを元に 実験用立体モデルを作成し，振動学習用教材を作成す ることとした．また，二軸振動台を使用し木造耐力壁 の壁倍率について実験を行う． 2 ． 課題概要 一軸起振器を活用した質点系モデルの作成と，二軸 振動台を活用した木造耐力壁の課題に取り組む． 2.1 質点系モデル 構造物の振動についてより深く学ぶため，昨年先輩 方が作成した二次元モデルでの実験を行い実験方法を 習得する．それをふまえて， 1 ～ 3 質点の立体モデルを 作成する．今回は，実験の幅を広げるためブレースの 取り外しが可能な形状とした．また，先輩方が作成し た教材に加筆する． 2.2 木造耐力壁 木造耐力壁の壁倍率を振動試験で評価できないか実 験を行うこととした．壁倍率の異なる 2 タイプの耐力 壁を製作し実験を行い固有振動数や応答加速度の比 較を行う．この実験が今後の先駆けとなるように，実 験マニュアルの作成を行う． 3 ． 研究内容 3 . 1 教材の加筆 去年先輩方が作成した教材に立体モデルの振動数， 周期の計算，振動モード（図 1 ）などを加筆する． 図 1 各モード別振動イメージ 3.2 質点系立体モデル 設計では，共振状態を視認しやすいモデルにするた め，柱の高さ 270mm ，厚み 1 ． 5mm とした．材質は， 柱材はステンレス，床材は比重の大きい真鍮を使用す る．（図 2 ） 固有値計算において，質量 m は床材と柱材の半分の 質量 m とし，構造階高ｈは柱下部の柱脚固定用真鍮の 上端から床材の中心までとする．（図 3 ） 図 2 質点系モデル 図 3 質量ｍと構造階高ｈのモデル化 3 . 3 木造耐力壁 ・耐力壁の検討 耐力壁は土台・柱・桁・梁とも 105mm 角の杉材を 使用して，筋かいは 45mm×90mm の米松材とし，壁 倍率が 2 倍，たすき掛けで 4 倍の二つのタイプを作成 する．また，耐力壁が１枚では安定しないため，耐力 壁は 2 枚で一組とし，桁材に大入れ蟻掛けを加工し梁 材を架ける．その上に厚さ 24 ㎜の構造用合板を N75 釘で 150mm 間隔に打ち付け，剛床とする．（図 4 ） ・おもりの検討 一般の住宅では，壁の上に床や家具などの荷重が掛 かる．そのため荷重を想定し，おもりを置く． 居住・建築システム技術系 開発課題 124