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 125 おもりの重量として，建築基準法施行令第 85 条積 載荷重の（一）住宅の居室，住宅以外の建築物におけ る寝室又は病室の（は）地震力を計算する場合，とし て 600N/m² を想定する．この数値を単位換算し，床面 積 0.9m 2 を乗じた結果 55kg とした． 図 4 木造耐力壁 3.4 モデル概要 各部材の実測寸法は表 1 に記載する． 表 1 部材寸法 4 ．実験概要 立体モデルの固有値を測定するために自由振動実 験を行う．今回の実験ではモデルの柱脚部分を固定し， ゴムハンマーで叩くことによりモデルを自由振動させ る．この時，加速度センサーで計測した加速度をデー タ収録解析システム 1 ） で記録し，固有振動数，周期を 解析する．その後求めた固有振動数で共振実験を行い 振動モードを確認する．木造耐力壁は，スイープ試験 を行い固有振動数，周期を解析した後共振実験を行う． 5 ．実験結果 実験結果は，表 2 の通りとなった． 立体モデルに関しては，振動実験を繰り返し行ったこ とにより，柱脚部分が降伏してしまった．固有振動数 は降伏前 7 ． 00Hz であったが降伏後 6 ． 88Hz となり， 剛性が約 4% 低下したと考えられる． 表 2 固有振動数，周期の理論値と実測値 6 ．考察 立体モデルは理論値に対して概ね近い値となったた め，授業用の教材としては十分な結果が出たと考えら れる．また，理論値と実測値の差については，設計上 のモデルと実際のモデルの重量の違いがあると考えら れる． 木造耐力壁では，理論値に対し大きく差がでてしま った．また，実測値の固有振動数が片筋かいとたすき 掛けで近い値となってしまった．原因は，加工精度， アンカーボルト，ホールダウン金物などの締付トルク の管理が不十分だった事が考えられる． 共振時の最大応答加速度を解析すると，地動に対し 片筋かいで約 6 倍，たすき掛けで約 5 倍となった．共 振点付近では減衰が小さいと，きわめて大きな応答が 生じる 2 ） ことから，減衰定数はたすき掛けに比べ片筋 かいの方が小さいと考えられる． 7 ．おわりに 本開発課題では，構造解析の授業で使用する教材の 加筆，振動立体モデルの作成，木造耐力壁の作成を行 い，固有値測定のため自由振動実験も行った．本来の 目的であった振動試験による壁倍率の評価には至らな かったが、加振実験により共振状態を確認することが できた． 本課題を通し，振動に対する知識や理解を深め，よ り実際の建物に近い形のモデルを用いての振動実験， 二軸振動台を用いた木造耐力壁振動実験の手法をまと めることができた ． 参考文献等 1 ） Wave Stocker IMV 株式会社 2 ）最新耐震構造解析 第 3 版 森北出版株式会社 幅B（mm） 厚みT（mm） 長さL（mm） 重量W（ｇ） 柱①-1 25.0 1.4 270 74.9 柱①-2 25.0 1.4 270 74.8 柱①-3 25.0 1.4 270 74.6 柱①-4 25.0 1.4 270 74.8 柱②-1 25.0 1.4 525 145.9 柱②-2 25.0 1.4 525 145.9 柱②-3 25.0 1.4 525 145.8 柱②-4 25.0 1.4 525 146.0 柱③-1 25.0 1.4 780 216.8 柱③-2 25.0 1.4 780 217.0 柱③-3 25.0 1.4 780 217.0 柱③-4 25.0 1.4 780 217.3 立体モデル　柱 幅B（mm） 厚みT（mm） 長さL（mm） 重量W（ｇ） 床① 127.1 10.0 169.1 1764.6 床② 127.2 10.0 169.1 1764.6 床③ 127.0 10.0 169.1 1764.8 床④ 127.0 10.0 169.2 1763.2 床⑤ 127.1 10.0 169.0 1764.4 床⑥ 127.1 10.0 169.0 1762.6 幅B（mm） 厚みT（mm） 長さL（mm） 重量W（Kｇ） 柱　杉（KD材） 105 105 1795 7.9 間柱　杉（KD材） 105 30 1690 2.2 筋かい 米松（KD材） 90 45 1966 4.7 土台　杉（KD材） 105 105 1800 9.0 桁　杉（KD材） 105 105 1800 8.1 梁　杉（KD材） 105 105 1000 4.5 剛床　構造用合板 910 24 1000 12.0 立体モデル　床 木造耐力壁 一質点 一次 一次 二次 一次 二次 三次 固有振動数（Hz） 6.47 4.38 11.47 3.21 9.25 13.26 固有周期（sec） 0.15 0.23 0.09 0.31 0.11 0.08 一質点 一次 一次 二次 一次 二次 三次 固有振動数（Hz） 7.00 4.25 11.25 3.00 8.38 12.13 固有周期（sec） 0.14 0.24 0.09 0.33 0.12 0.08 片筋かい たすき掛け 片筋かい たすき掛け 固有振動数（Hz） 26.60 36.70 10.88 10.75 固有周期（sec） 0.038 0.027 0.09 0.09 木造耐力壁 立体モデル 実測値 二質点 三質点 理論値 実測値 立体モデル 二質点 三質点 理論値 1