JPH11132927A - 木造耐力壁の面内せん断試験装置及びその試験方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡易に、試験体に鉛直荷重が載荷可能であると
同時に、試験体が変形しても一定の鉛直荷重を載荷でき
る木造耐力壁の面内せん断試験装置及びその試験方法を
提供することを課題としている。 【解決手段】試験体７の下部を固定する下横架材５、及
び上横架材６を有する装置フレーム１と、上記試験体７
に水平力を負荷するジャッキ装置４と、上横架材に反力
をとって試験体７に鉛直荷重を載荷する加圧装置本体２
と、を備え、上記加圧装置本体２は、下面が開口した箱
体１０と、その箱体１０に収納された中空体を構成する
ゴム袋１１と、箱体１０内であってゴム袋１１の下側に
配置された可撓性を有する板部材である金属板等からな
る薄板１２とから構成される。また、案内支承９を持
つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、木造耐力壁の面内
せん断力を試験する際に使用される試験装置及びその試
験装置を使用した試験方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】木造耐力壁の面内せん断力試験は、従
来、日本方式（ＪＩＳ Ａ１４１４Ｂ法）、鉛直荷重載
荷方式、及びタイロッド方式（ＡＳＴＭ方式、ＪＩＳ
Ａ１４１４Ａ法）のいずれかの方式で行われる（図８参
照）。

【０００３】日本方式は、図８（ａ）に示すように、試
験体５０の脚部（壁脚部）を実際の建物で行われる接合
方法と同様な方法で横架材５１に固定した状態で、水平
力Ｐを加えて面内せん断力試験を行うものである。

【０００４】この方式では、試験体５０を片持ち梁的に
支持した状態で行われるために、試験体５０脚部で曲げ
モーメントが最大となり、試験体５０の面内せん断力性
能が試験体５０脚部の性能よりも高い場合には試験体５
０脚部で破壊し試験体５０自身の性能を評価できないと
いう欠点がある。また、実際の建物では、鉛直荷重等で
回転が拘束された状態となっている。

【０００５】鉛直荷重載荷方式は、図８（ｂ）に示すよ
うに、上記日本方式の欠点を補うために、試験体５０の
上端部に重量物を載せて鉛直荷重５２を実際に載荷した
状態で試験を行うものである。

【０００６】また、タイロッド方式は、図８（ｃ）に示
すように、試験体５０の脚部の浮き上がりをタイロッド
鋼棒５３で拘束した状態で試験を行うものである。な
お、タイロッド鋼棒５３で拘束することで、試験体５０
の回転拘束が実際の条件よりも過大になるおそれがあ
り、また、試験体５０の曲げモーメントによる変形も補
正される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記方式のうち日本方
式及びタイロッド方式では、実際の建物のように載荷荷
重が正しく評価されていないので、鉛直荷重載荷方式が
実際の状態に近い状況での試験となる。

【０００８】しかし、この鉛直荷重載荷方式を採用する
としても、在来軸組構法ではない壁パネル構法のように
試験体５０一体に支配する鉛直荷重が大きい場合（例え
ば，２．０ton ／ｍ）には、試験中の載荷装置が過大と
なり鉛直載荷の方法が難しく、また装置の組立も大変で
ある。

【０００９】ここで、載荷する重量を小さくするため
に、ジャッキ装置により、反力をとって鉛直荷重を載荷
する方法も考えられるが、せん断変形による試験体５０
上部の上下方向への変形を許容しながら所望の鉛直荷重
を載荷するのは困難を伴う。

【００１０】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、簡易に、試験体に鉛直荷重が載荷可能
であると同時に、試験体が変形しても一定の鉛直荷重を
載荷できる木造耐力壁の面内せん断試験装置及びその試
験方法を提供することを課題としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のうち請求項１に記載の発明は、試験体の下
部を固定する下部フレーム、及び試験体の上端面と所定
距離を開けて対向する反力フレームを有する装置フレー
ムと、上記試験体に水平力を負荷する水平力付加装置
と、反力フレームと試験体の上端部との間に介装されて
反力フレームに反力をとって試験体に鉛直荷重を載荷す
る加圧装置本体と、を備え、上記加圧装置本体は、下部
が上記試験体の上端面に当接し且つ供給される流体によ
る内圧に応じて上下方向に伸縮可能となっていると共に
少なくとも上記下部が可撓性を有する中空体を有し、さ
らに、その中空体の内圧を調整する圧力調整手段を備え
ることを特徴とする木造耐力壁の面内せん断試験装置を
提供するものである。

【００１２】本発明によれば、鉛直荷重の載荷は反力フ
レームに反力をとって行う方式であるので、鉛直荷重の
載荷のために試験体上部に載せる加圧装置本体が軽量化
する。

【００１３】さらに、加圧装置本体の中空体は、上下方
向に伸縮可能となっていると共にその下部が可撓性を有
するので、試験体に上下方向の変形が発生してその上端
面に不陸が生じても、その変形に追従して中空体の下部
が変形して吸収すると共に、供給される流体による内圧
によって鉛直荷重を負荷しているので、上記変形に生じ
ても一定の鉛直荷重を試験体に載荷可能となる。

【００１４】次に、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の構成に対し、上記加圧装置本体と反力フレーム
との間に設けられて上記加圧装置本体を水平方向へ相対
移動可能な状態で上記反力フレームに支承する案内支承
を備えることを特徴とするものである。

【００１５】本発明によれば、上記作用に加えて、鉛直
荷重を載荷しつつ試験体の水平方向の変形も許容され
る。次に、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求
項２に記載した構成に対し、上記加圧装置本体は、上記
中空体を収納して下方が開口した箱体を備え、その箱体
内に下方から上記試験体上部が挿入可能となっているこ
とを特徴とするものである。

【００１６】本発明によれば、中空体の横方向への膨張
が箱体によって拘束され、有効に試験体に対し鉛直荷重
となる内圧を負荷可能となる。次に、請求項４に記載の
発明は、請求項３に記載した構成に対し、上記中空体は
弾性を有する袋体からなり、その袋体と試験体との間に
は可撓性を有する板部材が介装することを特徴とするも
のである。

【００１７】本発明によれば、ゴム袋等からなる弾性を
有する袋体を使用することで、簡易に本願の中空体を構
成できる。また、袋体と試験体との間には可撓性を有す
る板部材が介装することで、試験体によって袋体が損傷
することが防止されると共に、袋体の横方向への伸縮変
形の影響を試験体の上端面に伝達することが防止され
る。また、袋体よりも小さな試験体であっても袋体の端
部が下方に張り出す量の低減を図ることができる。

【００１８】次に、請求項５に記載の発明である木造耐
力壁の面内せん断試験方法は、上記請求項１から請求項
４のいずれかに記載の面内せん断試験装置を使用した試
験方法であって、下部フレームに試験体を固定し、その
試験体と反力フレームとの間に加圧装置本体を介装した
後に、中空体の内圧を所定圧力まで加圧して試験体に所
定の鉛直加重を載荷し、所定の載荷状態を保持しつつ、
試験体に水平力を加えることで面内せん断試験を行うこ
とを特徴とするものである。

【００１９】ここで、請求項２の装置等を使用する場合
には、案内支承を加圧装置本体と反力フレームとの間に
介装する。本発明によれば、より現実に近い状況で試験
を行うことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を、図
面を参照しつつ説明する。まず試験装置について説明す
る。本実施形態の試験装置は、図１に示すように、Ｈ形
鋼を骨組として剛性の高い装置フレーム１、加圧装置本
体２、圧力調整手段３、案内支承９、及び水平力付加装
置を構成するジャッキ装置４からなる。

【００２１】上記装置フレーム１は、試験体７の脚部を
固定する下部フレームである下横架材５と、試験体７の
上端面と上下で対向して横方向に延在する反力フレーム
である上横架材６とを有し、その上下の横架材が柱材８
によって剛結合することで構成されている。

【００２２】また、加圧装置本体２は、上記図１及び図
２に示すように、下面が開口した箱体１０と、その箱体
１０に収納された中空体を構成するゴム袋１１と、箱体
１０内であってゴム袋１１の下側に配置された可撓性を
有する板部材である金属板等からなる薄板１２とから構
成される。

【００２３】上記箱体１０は長手方向を横に向けた長方
形の箱形状をしていて、下側から試験体７の上端部を挿
入できるだけの大きさを有する。即ち、内寸は、長さが
試験体７の長さ＋αに、幅が試験体７の幅＋αとなって
いて、所定の隙間だけをもって試験体７の上部を挿入で
きる大きさとなっている。上記αは、例えば２，３mm程
度である。

【００２４】また、上記ゴム袋１１は、長方形形状をし
ていて上記箱体１０内に係合する大きさを備える。但
し、ゴム袋１１の高さは、箱体１０の高さよりも低い。
そのゴム袋１１の側面には流体供給用及び排出用の穴が
それぞれ設けられて、各穴から側方に筒体１２が突設し
ている。この各筒体１２は、図２に示すように、上記箱
体１０の側面に開口したルーズ穴１０ａを通じて箱体１
０外部に突出しており、その各筒体１２に流体供給管１
３若しくは流体排出管１４の一端部が接続されている。

【００２５】流体供給管１３の他端部は、ポンプ１５の
吐出口に接続され、そのポンプ１５は水を吸引して所定
水圧で吐出可能となっている。即ち、本実施形態では、
ゴム袋１１に供給する流体として水を使用するものであ
る。

【００２６】また、流体供給管１３の途中には、給水弁
１６が設けられていると共に、その給水弁１６よりもゴ
ム袋１１側に圧力計１７が設けられている。また、上記
流体排出管１４の他端部は開放されていると共にその途
中には圧抜弁１８が設けられている。ただし、流体排出
管１４の他端部はドレーンタンクに接続して排出した水
を回収する方が望ましい。もっとも、流体として空気等
の気体を使用する場合には回収は不要となる。

【００２７】また、上記箱体１０の上部には案内支承９
が取付けられている。案内支承９は、箱体１０の長手方
向に沿って配列した多数のローラ９ａを有し、各ローラ
９ａは、図２に示すように、その軸を箱体１０の幅方向
に向けた状態で側壁９ｂに回転自在に支持されると共
に、その上部が当該側壁９ｂよりも上方に突出して上記
上横架材６下面に下側から当接可能となっている。な
お、図２中、１９はストッパであって、案内支承９の幅
方向への移動を規制するものである。

【００２８】ここで、流体供給管１３，流体排出管１
４、給水弁１６、ポンプ１５、圧力計１７、圧抜弁１８
により圧力調整手段が構成されている。次に、上記構成
の試験装置を使用した試験方法の一例について説明す
る。

【００２９】試験体７の上部に、図２に示すように、案
内支承９を取り付けた箱体１０を被せる。このときに
は、ゴム袋１１に水を供給していないため、即ち、内圧
がゼロであるのでゴム袋１１は縮んでいる。

【００３０】次に、試験体７の脚部を下横架材５に、実
際の建物への接合方法と同様な方法で固定する。この状
態では、箱体１０の上部に取付けた案内支承９の各ロー
ラ９ａは、所定間隙を開けた状態で上横架材６下面に対
向している。

【００３１】次に、圧抜弁１８を閉じた状態で、給水弁
１６を開くと共にポンプ１５を駆動する。すると、流体
供給管１３を通じて水がゴム袋１１に供給される。これ
によって、ゴム袋１１の内圧がゼロから徐々に上昇する
と共にゴム袋１１は徐々に膨らむが、該ゴム袋１１は側
面及び上面が箱体１０に拘束されるために下方にのみ膨
らみ上下に伸びる。これにより、相対的に箱体１０上部
に取付けられた案内支承９が上方に移動して上横架材６
下面に当接する。

【００３２】さらに、水を供給しようとすることで水圧
が上昇し、所定水圧となった時点で給水弁１６を閉じる
と共にポンプ１５を停止する。ここで、ゴム袋１１の水
圧は、圧力計１７によって確認でき、また、圧力が過剰
であれば、圧抜弁１８を所定時間だけ開いて所定量だけ
水を排出することで減圧する。

【００３３】続いて、ジャッキ装置４を作動して水平力
Ｐを加える。すると、試験体７は、図３に示すように面
内せん断変形をする。このとき、試験体７の上部がせん
断変形によって、図３に示すように上下方向に変形して
も、ゴム袋１１の下部及び薄板１２がそれに追従して変
形すると共に、水圧で鉛直荷重を負荷しているので、試
験体７上部の各部に載荷される鉛直荷重はほぼ一定に保
持される。

【００３４】ここで、上記変形によってゴム袋１１の体
積が変化して圧が許容以上に変化した場合には、給水弁
１７、圧抜弁１８を適宜，開閉すると共に、ポンプを１
５を適宜作動することで実現される。

【００３５】さらに、案内支承９によって、水平方向へ
の変形も許容される。このように、本実施形態では、実
際の建物への組み込み時に近い状況で面内せん断変形の
試験を行うことができる。すなわち、案内支承９で試験
体７の上部は水平移動可能となっていると共に、鉛直荷
重で回転拘束を行い試験体７脚部に生じる過負荷を防止
し、さらに水圧でせん断荷重を載荷することで試験体７
に変形が生じても所望のせん断荷重を載荷しつつ試験が
行われて、実際の建物への取付け状態に近い状態で面内
せん断試験を行うことが可能となる。

【００３６】また、本実施形態では、水圧で鉛直荷重を
加えているので、加圧装置自体が軽量となり、装置自体
の組立が容易となる。ここで、上記実施形態では、ポン
プ１５を使用して水を送って加圧するように説明してい
るがこれに限定されない。例えば、流体供給管１３の他
端部を直接水道管に接続して水道水を直接，供給するよ
うにしてもよい。このようにすると、ポンプ１５が不要
となり簡便である。

【００３７】なお、水道管からの水道水は、２〜３kg/
cm² 程度の圧力はあるので、壁厚１００mm程度の試験体
７であっても２〜３ton ／ｍの圧力を負荷することがで
きる。従って、上述のように水道水を利用しても十分試
験を行うことができる。

【００３８】また、上記実施形態では流体として水を利
用しているが、水以外の流体であってもよいし、空気ポ
ンプ１５を利用して大気等の気体を加圧流体としてもよ
い。また、試験体７の横断面が上記ゴム袋１１の下部よ
りも小さくても、図４に示すように、ゴム袋１１と試験
体７との間に薄板１２があるために、ゴム袋１１の端部
が試験体７と箱体１０との間で挟まれることが回避され
る。なお、薄板１２の長手方向端部１２ａについては、
剛性を高く設定して撓みが小さくなるようにしてもよ
い。また、中空体を構成するゴム袋１１を一つの袋で構
成しているが、図５及び図６に示すように、長手方向に
沿って２以上の袋体から構成していてもよい。この場合
には、試験体７が図６に示すような板形構造であって
も、各部に載荷する鉛直荷重を個々に調整して最適な載
荷分布を実現することが可能となる。

【００３９】また、上記実施形態では、箱体１０側に案
内支承９を取付けた例を説明したが、上横架材６下面側
に案内支承９を固定し、該案内支承９の転動体である各
ローラ９ａを下方に突設させた状態としてもよいし、該
案内支承９を箱体１０及び上横架材６の両方に固定せず
に、各ローラ９ａを上下方向で露出するように構成させ
るなどしてもよい。また、案内支承９の構造は上記構成
に限定されるものではなく、上横架材６に沿って箱体１
０を水平に案内可能に支承できれば、他の公知の支承機
構を使用してもよい。

【００４０】また、上記実施形態では、圧力計１７を目
視して目標水圧となるように給水弁１６及び圧抜弁１８
を開閉するようにして実施する場合を説明しているが、
これに限定されない。例えば，圧力調整用のコントロー
ラを備えて、圧力計１７で検知した圧信号をコントロー
ラに供給し、且つ、上記給水弁１６及び圧抜弁１８を電
磁弁としてコントローラからの信号に応じて開閉可能と
しておいて、所定範囲の目標圧となるように、コントロ
ーラでフィードバック制御するように、つまり自動制御
する構成としてもよい。

【００４１】また、上記実施形態では、中空体をゴム袋
１１で構成した例を説明したが、これに限定されない。
例えば、図７に示すように、箱体１０上部を中空体の一
部とし、箱体１０内部にゴム等による弾性を有する膜２
１を設けることで中空体を構成すればよい。即ち、中空
体としては、内圧によって上下に伸縮し、下部が可撓性
を有していれば構わない。

【００４２】また、上記実施形態では、案内支承９を設
けた例で説明しているが、水平方向の変形を拘束する場
合であれば該案内支承９を省略してもよい。なお、この
場合であっても、ゴム袋１１の弾性によって多少の水平
変形は許容される。

【００４３】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１又は
請求項２に発明を採用すると、鉛直荷重の載荷を水等の
流体による加圧であるので、鉛直荷重を載荷した状態で
の実験であっても、鉛直荷重の載荷用の装置が軽量化し
て装置の組立が容易となるという効果がある。

【００４４】また、載荷する鉛直荷重も容易に変更可能
であると共に、せん断変形によって試験体の上部に上下
変形が発生してもその変形を吸収して、簡易な構成で一
定の鉛直荷重が載荷されている状態が保持できるため、
現実の状況に近い鉛直荷重載荷の状態で試験を行うこと
ができるという効果がある。

【００４５】このとき、請求項２に記載の発明を採用す
ると、鉛直荷重を載荷しつつ試験体の水平方向の変形も
許容可能となるという効果がある。また、請求項３に記
載の発明を採用すると、中空体の横方向への膨張が箱体
によって拘束されて、有効に試験体に対し鉛直荷重とな
る内圧を負荷可能となるという効果がある。

【００４６】また、請求項４に記載の発明を採用する
と、簡易に中空体を構成できると共に、弾性を有する中
空体を試験体から保護できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る試験装置を示す正面
図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る加圧装置本体等を示
す断面図である。

【図３】本発明の実施の形態に係る試験体の変形への追
随状態を示す概念図である。

【図４】本発明の実施の形態に係る試験体とゴム袋との
関係を示す図である。

【図５】本発明の実施の形態に係るゴム袋を２分割した
例を示す図である。

【図６】本発明の実施の形態に係るゴム袋を３分割した
例を示す図である。

【図７】本発明の実施の形態に係る中空体の別の例を説
明する図である。

【図８】従来の試験方法を示す図であって、（ａ）は日
本方式を、（ｂ）は鉛直荷重載荷方式を、（ｃ）は、タ
イロッド方式をそれぞれ示す。

【符号の説明】

１ 装置フレーム ２ 加圧装置本体 ３ 圧力調整手段 ４ ジャッキ装置（水平力付加装置） ５ 下横架材（下部フレーム） ６ 上横架材（反力フレーム） ７ 試験体 ９ 案内支承 ９ａ ローラ １０ 箱体 １１、１１ａ〜１１ｃゴム袋（中空体） １２ 薄板 １３ 流体供給管 １４ 流体排出管 １５ ポンプ １６ 給水弁 １７ 圧力計 １８ 圧抜弁 ２１ 膜 Ｐ 水平力

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試験体の下部を固定する下部フレーム、
   及び試験体の上端面と所定距離を開けて対向する反力フ
   レームを有する装置フレームと、上記試験体に水平力を
   負荷する水平力付加装置と、反力フレームと試験体の上
   端部との間に介装されて反力フレームに反力をとって試
   験体に鉛直荷重を載荷する加圧装置本体と、を備え、 上記加圧装置本体は、下部が上記試験体の上端面に当接
   し且つ供給される流体による内圧に応じて上下方向に伸
   縮可能となっていると共に少なくとも上記下部が可撓性
   を有する中空体を有し、さらに、その中空体の内圧を調
   整する圧力調整手段を備えることを特徴とする木造耐力
   壁の面内せん断試験装置。
2. 【請求項２】 上記加圧装置本体と反力フレームとの間
   に設けられて上記加圧装置本体を水平方向へ相対移動可
   能な状態で上記反力フレームに支承する案内支承を備え
   ることを特徴とする請求項１に記載した木造耐力壁の面
   内せん断試験装置。
3. 【請求項３】 上記加圧装置本体は、上記中空体を収納
   し且つ下方が開口した箱体を備え、その箱体内に下方か
   ら上記試験体上部が挿入可能となっていることを特徴と
   する請求項１又は請求項２に記載した木造耐力壁の面内
   せん断試験装置。
4. 【請求項４】 上記中空体は弾性を有する袋体からな
   り、その袋体と試験体との間には可撓性を有する板部材
   が介装することを特徴とする請求項３に記載した木造耐
   力壁の面内せん断試験装置。
5. 【請求項５】 上記請求項１から請求項４のいずれかに
   記載の面内せん断試験装置を使用した試験方法であっ
   て、下部フレームに試験体を固定し、その試験体と反力
   フレームとの間に加圧装置本体を介装した後に、中空体
   の内圧を所定圧力まで加圧して試験体に所定の鉛直加重
   を載荷し、所定の載荷状態を保持しつつ、試験体に水平
   力を加えることで面内せん断試験を行うことを特徴とす
   る木造耐力壁の面内せん断試験方法。