fire resistance design of timber elemens based on self-fire stopping mechamism

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本年度は、カラマツ集成材で製作した壁試験体を用いた耐火試験を行い、加熱時間およびその後の放冷時間を種々の値に変えて、表面に形成される炭化層厚さおよび脱落形状の測定と、そのモデル化を進めた。木材が火災加熱を受けると、表面に炭化層が形成される。炭化層が厚くなるとその断熱効果により内部への熱伝達を抑制し、内部の劣化を遅延できる。そのため炭化層を厚く保持できる樹種は耐火性に優れている。加熱中だけでなく、加熱後の放冷時にも炭化層がしっかりと保持されており、内部への赤熱の侵入がなければ、自ら燃え止まる耐火性も有すると考えられる。これらのことを定量化するため、炭化層を保持できる最大厚さを測定した。耐火試験炉において厚さ150mmのカラマツ集成材の壁試験体を加熱して表面に炭化層を形成させた。加熱および放冷後には即座に消火し、残存した炭化層の形状を非接触のレーザー変位計で測定した。その結果、炭化層の表面形状のデータを詳細に得る事ができ、炭化層の厚さに加えて、炭化層が脱落する際の典型的な厚さと幅について定量化を行った。これらのデータから、加熱中および放冷中の炭化層の安定性をモデル化し、炭化層の残存形状を燃え止まり予測の数値解析プログラムに実装し、炭化層の安定性の効果を定量的に検討することが可能となる。これまでの燃え止まり予測プログラムにおいては、炭化層の成長と収縮による亀裂発生を単純化した経験的モデルを用いてきたが、脱落は考慮できていなかった。本年度の実験成果に基づき、加熱時間による炭化層厚さの増加に伴う表層部の部分的脱落を考慮した数値解析を行うためのデータを揃えることができた。