エンジニアードウッドの疲労挙動に関する研究

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直径25mm、全長250mm〜500mmのラグスクリューボルトを厚さ150mm、材せい300mmのベイマツ集成材ブロックに200mm、300mm、400mmの3段階の埋め込み深さでねじ込み、静的引き抜き実験で得られた最大荷重の0.1と0.9の荷重を下限、上限とする片振り繰り返し加力実験を0.1Hzの振幅で行った。繰り返し波形は三角波とし、繰り返し回数は500回とした。第一段階の結果として、破壊時荷重を特定するため、単調増加型の引き抜き実験を、埋め込み深さをパラメータとして、繊維平行方向並びに繊維直交方向別に行った。最大耐力は概ね埋め込み深さに比例的で、埋め込み表面積に集成材のせん断強度を掛けた値が、ほぼ引き抜き耐力として評価できることが分かった。なお、埋め込み深さに関係なく、最大耐力は引き抜け量が2mmに達した時点で発生した。また引き抜け剛性は必ずしも埋め込み深さと比例的ではなかった。高応力領域における短期疲労実験の結果、供試した各埋め込み深さ9体の試験体の内、4体が引き抜け破壊を起こし、残り5体は引き抜け破壊を起こさなかった。木材に対して行った同様の高応力状態での短期疲労実験では、残留剛性を指標として、破壊の兆候が予め明確に予測できたが、ラグスクリューボルト接合の場合には、残留剛性は初期サイクルから終局サイクルまでほぼ一定値をとり、疲労破壊を予測するための明確な指標には使えないことが分かった。一方、繰り返しクリープすべり量は相対繰り返し回数n(最大繰り返し回数を1とした相対繰り返し回数)の関数として明確な傾向を示し、0.1>n、0.1<n<0.8、0.8>nの3段階でクリープ変形量に変化が表れた。この傾向は、素材の場合と同様であった。この結果、繰り返しクリープすべり量はラグスクリューボルトの高応力短期繰り返し疲労の発生を予測するのに有効に使える指標であることが見いだされた。また、短期繰り返し疲労実験における破壊状況と静的引き抜き実験とでは、破壊形態が明確に異なっていた。