竹材の機械的性質および接合方法に関する研究

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竹は古来より日本人が様々な道具に利用してきた植物であり,構造物への利用としては丸竹をコンクリートの中に入れ竹筋コンクリートとして使われたこともあった.最近では比強度が大きく加工の容易さや高弾力性及び耐久性などに注目し集成材として床材などに利用されてきている.しかしながらその利用量はわずかであり放置された竹林が目立っている.また,機械的性質について研究発表されているものは希少である.そため様々な荷重が作用する構造物として利用するための合理的な設計指針が明らかにされていない.そこで,本研究は,十分に乾燥させた丸竹から板材を作り,その機械的性質を明らかにした.さらに竹材を利用した構造物として加工した板材を被着体とした単純重ね合わせ接着継手を製作した.この接着継手に静的引張荷重を作用させ継手に発生する応力及びひずみを有限要素法による計算及びひずみに関する実験の両面から調べ竹材有効活用の確立を目的とした.実験および有限要素計算で調べたところ以下の結果が得られた。1ひずみに関する実験結果と有限要素法による計算結果はかなりよく一致した.2継手に発生する応力を調べたところ接着剤層界面端部に応力の特異性が見られ応力値が大きくなることが分かった.この位置での応力成分は荷重方向の引張応力が最も大きくなることが分かった.3接着剤層界面端部の被着体自由端端面で荷重に対して垂直方向の引張応力が大きくなることが計算結果より分かった.被着体の材料特性を考慮すると被着体である竹材のこの位置からの剥離による破壊も予測された.また,破壊に関する実験では接着剤層が被着体である竹板の接着剤層界面から剥離することで破壊することが分かったが,破面の観察で被着体である竹繊維の剥離も観察された。4接着長さが大きくなると応力の最大値は小さくなることが分かった.