側 材 と し て のパーティクノレボード、 IVIDF、OSB及 び 針 葉 樹 合 板 等 の 木
質ボード類と主材としての木材との釘接合部が、各種レベノレの衝撃力の繰 返 し に よ っ て つ ぎ つ ぎ と 1面 せ ん 断 作 用 を 受 け る 際 に 生 じ る 諸 挙 動 を 解 明 し 、 木 質 ボ ー ド ・ 木 材 の 釘 接 合 部 の 衝 撃 疲 労 強 度 設 計 に 関 す る 若 干 の 基 礎 資 料 を 得 た。その結果を要約すると次の通りである。
(1) 繰 返 し 負 荷 に 伴 い 残 留 す る 永 久 す べ り 変 位 量 は 、 衝 撃 力 レ ベ ル が 低 い 場 合 に は 、 い ず れ の 種 類 の 側 材 ( 面 材 ) に お い て も 、 繰 返 し 初 期 数 10回 程 度 ま で は 急 増 す る 段 階 ( ス テ ー ジ 1)、その後は漸増する段階(ステー ジII)の 2段階の増加傾向を示すのに対し、衝撃力レベルが高い場合には、
初 期 の 永 久 す べ り 変 位 量 の 増 加 が 著 し くな り、破壊までの繰返し数が滅少
す る こ と が 確 認 さ れ た。(図 3.3.1、表 3.3.2、表 3.3.3)
(2) 衝 撃 繰 返 し に 伴 う す べ り 量 の 増 加 傾 向 に 対 す る 側 材 の 種 類 の 影 響 に つ い て は 、 針 葉 樹 合 板 で の 永 久 す べ り 変 位 量 が 最 も 少 な い 負 荷 繰 返 し で 著 し く増大し、また、 MDFで は 初 回 の 衝 撃 に お い て は 残 留 す る 永 久 す べ り が 比 較 的 少 な い も の の 、 そ の 後 の 繰 返 し 負 荷 に 対 し て は 他 の ボ ー ド と 比 較 し
て よ り 低 い す べ り 抵 抗 を 示 し 、 と く に 、 衝 撃 力 が 小 さ い 場 合 に お い て も 他 の ボ ー ド に 比 べ て す べ り 抵 抗 が 著 し く 減 少 す る こ と が 認 め ら れ た 。 ( 図 3.3.1、図 3.3.2)
(3) 衝 撃 繰 返 し に 伴 う 主 材 と 側 材 聞 の 衝 撃 瞬 時 に 生 じ る 最 大 す べ り 変 位 量
は 衝 撃 エ ネ ル ギ が 大 き く な る ほ ど 大 き な 値 を 示 し た。ほとんどの木質ボー ドにおいて、繰返しに伴いその最大すべり変位量は初期に大きく減少し、
‑327 ‑
そ の 後 、 漸 減 あ る い は ほ ぼ 一 定 と な る 傾 向 を 示 し た。:MDFは 衝 撃 エ ネ ル ギ 8.3J及 び 12.5Jにおいて、 他の側 材 種 類、に比べ大 き な 最 大 すベり 変 位 量 を 示 す 傾 向 が あ っ た。(図 3.3.3)
(4)衝撃エネノレギが大きくなるほど、衝撃繰返しに伴う主材での加速度が、
大 き く な る こ と か ら 、 部 材 の 変 形 が 大 き く な る こ と を 確 認 し た。ま た 、 衝 撃 負 荷 の 初 期 の 数 回 で は 加 速 度 が 減 少 し、そ れ 以 降 の 負 荷 繰 返 し に お い て は や や 増 大 す る 傾 向 を 示 し た。なお、衝撃エネノレギ 4.2Jの場合、孔IDFで は 、 衝 撃 負 荷 繰 返 し に 伴 い 主 材 で の加 速 度 が 増 加 す る 傾 向が認められ、 他 の種 類の側 材 と 比べ 特 異 な 挙動 を 示 す こ と が 明 ら か に な っ た。(図 3.3.3) (5) 初 回 衝 撃 負 荷 後 に お け る 釘 接 合 部 の 変 形 様 態 を 軟X線 撮 影 に よ り 観 察 測 定 し た 結 果 、 い ず れ の 側 材 の 場 合 に も 、 衝 撃 エ ネ ル ギ の 大 小 に か か わ ら ず 、 釘 は 主 材 内 の 1箇 所 で 屈 曲 変 形 を 起 こ し た。そ の 屈 曲 変 形 は 、 衝 撃 エ ネ ル ギ が 大 き い ほ ど 大 き く 、 し か も そ の 屈曲部の位置が接合面側に移行し、
衝 撃 力 が 増 す ほ ど 釘 の 頭 部 側 に 変 形 が 集 中 す る 傾 向 が 認 め ら れ た ( 図 3.3.5)。
‑328 ‑
表 3.3.1供試 ボ ー ド の密 度 及び含 水 率 ボ ー ド 種 類
ラ ワ ン 合 板 針 葉 樹 合 板 O S B ハ。ーティクlレホやートぐ
MDF
密 度(g/cm3)
0.56 0.45 0.66 0.68 0.67
自 329‑
含水率(0/0) 11.4 13.0
8.0 11.2 9.5
3.3.2破 壊 ま で の 衝 撃 負荷 繰 返 し 数 衝撃エネノレギ
4.2J 8.3J 12.5J 表
ボ ー ド 種 類
4A qu
﹁04A4A
9 8 9 8 9 319
47 157 408 106 ラ ワ ン 合 板
針 葉 樹 合 板 O S B ハ。ーティクjレポート守
M D F
‑330 ‑
表 3.3. 3倶JI材の種 類 及 び 落 下 高 さ が 永 久 すべり変位量 累 積 速 度 ( 疲 労 速 度 指 標 ) に 及 ぼ す 影 響
側 材
ラ ワ ン 合 板 針 葉 樹 合 板 OSB ハ。ーティクlホ、レ ード
衝 撃 エ ネ ル ギ 4. 2J
s 1 s II
O. 523 O. 286 O. 549
O. 505
O. 405 0.341
8.
。
3Ji O. 6530.635 O. 632
12. 5J
sr
O. 764 O. 704 0.716 O. 573 O. 156 0.640 0.672 0.579 0.465 0.748 0.815 M D F
注) s 1 ，
。 J ]
:第 1， 第 E段 階 に お け る 疲 労 速 度 指 標 (図 3.2.5参照)‑331 ‑
1 5
4.2J 衝撃エネルギ:
10
500 8. 3J
。 。
100 200 300 400 1 5ε ε
衝撃エネルギ : 10
5
酬組側ヘ﹂てhrJQV快
。 。
2 4 6 8 10 1 5衝撃エネルギ:12. 5J 10
5
10 6 8
負荷繰返し数 4
。
2。
各衝撃エネルギでの衝撃負荷繰返しに 伴う永久すベり変位量の推移
:ラワン合板
‑‑‑‑‑Q.一一:針葉樹合板
‑ . ̲ ・ ー o
S B‑l:r一一・ :1¥ーティクルボード
‑ ・ 一 一
: M D F図3.3. 1
‑332 ‑
5
4
2 3
.，.‑ー、、 E E
酬組側﹁
Jて1下
ぱ 長 田 尽
15 5 10
衝撃エネルギ (J)
。 。
3. 3. 2各側材種類における初回衝撃負荷による 永久すベり変位量と衝撃エネルギとの関係
き :ラワン合板 一心ー:針葉樹合板
一 企 ー :OS8
一一ム一一:パーティクルボード
一
一・ ← 一
:MDF‑333 ‑ 図
4. 2J 衝撃エネルギ : 3
2
。
100 200 300 400 500 58. 3 J
2
。
E E
、‑.......'
酬 組 側 ヘ
Jて ら
rk
雌
衝撃エネルギ:
4 3
10
3←
..L
10 衝撃エネルギ:12. 5J
8
4
8 負荷繰返し数
4 6