第 5 章 総括
4. 竹 PSL の強度（竹マットの接合部を階段状にずらした場合）
一定長さの竹マットを巻き重ねる際に、一層あるいは数層毎に竹マットの接合部を 階段状にずらしながら巻き重ねれば無限に長い竹 PSL を製造することができる。そこ で、隣接する竹マットの接合部をどの程度離せば竹 PSL の強度低下を小さくできるか について検討した。
竹マットの接合部を階段状にずらして分散させ長い竹 PSL を作製する場合には、接 合部の間隔は LVL と同様 30 倍以上離すことが必要であることがわかった。また、巻 き芯に接合部を設ける必要がある場合には、竹マットの接合部と同一断面に存在しな いようにし、できるだけ離すことが望ましいことがわかった。
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和文要旨
竹
Parallel Strand Lumber (PSL)
の製造と強度1.
目的竹材を用いた構造用軸材料の開発への基礎資料を得ることを目的に，もっとも効果的 に竹材を利用する方法のひとつとして，竹製の
PSL
（PSL
：Parallel Strand Lumber
） を考案しその強度について検討した。2.
竹PSL
の強度（接合部が無い場合）節部を含めた長さ約
1 m
の小断面のひご状の竹（以下、「竹エレメント」）をナイロ ン繊維で織り合わせたすだれ状の竹製のマット（以下、「竹マット」）にしたものを断 面が円形（中実・中空）あるいは角形（中実・中空）に巻き重ねて竹製のPSL
を作 成した。この竹製のPSL
（以下、「竹PSL
」）の強度について検討した。また、無垢 材の強度特性との比較を行なうために，これらとほぼ近似の角形断面寸法を有するス ギ材についても同様の強度試験を実施して比較した。2.1.
実験１（接着剤塗布量と養生時間の決定）接着剤塗布量と接着剤の硬化に必要な養生時間を決定するために、接着剤塗布量と 接着剤塗布後の養生時間を変化させて、横圧縮強度に与える影響を調べた。
その結果、接着剤塗布量は
1 m
2あたり400 g
とし、試験体を作成してから恒温恒 湿室で4
日間養生した後に強度試験を行うことにした。2.2.
実験２（竹PSL
の強度）断面が円形（中実・中空）あるいは角形（中実・中空）の軸材料（以下、「竹
PSL
」） を作製して強度試験を行った。比較のために，同様の断面を持つスギについても検討 した。中空軸材料は曲げ荷重によって横断面変形による横座屈を起しやすいため、横架材 として用いる際は，これらの点について配慮する必要があると思われる。曲げ強さは，
スギ＞円形中空＞角形中空＞角形中実＞円形中実であり，曲げヤング率は，スギ＞角 形中空＞角形中実＞円形中空＞円形中実，縦圧縮強さは，スギ＝円形中実＞角形中実
＞角形中空＞円形中空であり，座屈強さは，スギ＝角形中実＝円形中実＞角形中空＞
円形中空であった。
竹
PSL
は，全般的にスギ材よりもやや強度は劣るが粘り強く，一定の形状に成形 できることや強度特性のばらつきを小さくできると考えられるので，部材としては竹 素材にはない優れた特徴を持つと考える。3.竹 PSL
接合部の強度一定の長さの竹
PSL
を軸方向に接合して使用する際の接合方法について検討した。その際、接合部が外側の場合と接合部が内側の場合の曲げと座屈について検討した。
曲げでは，接合部が外側にある場合（以下，「接合（外側）」），圧縮応力が作用する 側の接合部の影響は小さいが，引張り応力が作用する側の外側にある接合部が引張り に弱いので，強さ・最大荷重・曲げヤング率を顕著に低下させる。一方，接合部が内
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側にある場合（以下，「接合（内側）」），引張り応力が作用する側の外側に接合部がな いので，接合部の影響は比較的小さい。また、中実の場合，接合（外側）と接合（内 側）の強さが等しくなる巻き数は中実（12‐2）であり，その強さは接合部がない場 合のおよそ
73 %となった。一方，中空の場合，接合（外側）と接合（内側）の強さ
が等しくなる巻き数は中空（5‐2）で，接合部がない場合のおよそ87 %となった。
座屈では，中実の場合，接合（外側）と接合（内側）の強さが等しくなる巻き数は 中実（
11
‐3
）であり，その強さは接合部がない場合のおよそ75 %
となった。一方，中空の場合，接合（外側）と接合（内側）の強さが等しくなる巻き数は中空（
3
‐4
） であり，その強さは接合部がない場合のおよそ85 %
となった。4.
竹PSL
の強度（竹マットの接合部を階段状にずらした場合）一定長さの竹マットを巻き重ねる際に、一層あるいは数層毎に竹マットの接合部を 階段状にずらしながら巻き重ねれば無限に長い竹 PSL を製造することができる。そこ で、隣接する竹マットの接合部をどの程度離せば竹 PSL の強度低下を小さくできるか について検討した。
竹マットの接合部を階段状にずらして分散させ長い竹 PSL を作製する場合には、接 合部の間隔は LVL と同様 30 倍以上離すことが必要であることがわかった。また、巻 き芯に接合部を設ける必要がある場合には、竹マットの接合部と同一断面に存在しな いようにし、できるだけ離すことが望ましいことがわかった。
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Summary
Manufacture and Strength of Bamboo-based Parallel Strand Lumber
1. Objective
We aimed at the development of axial construction member made of the bamboo. One approach we conceived is bamboo-based parallel strand lumber (henceforth, bamboo PSLs) which is employing bamboo materials more effectively. We investigated the strength of this bamboo PSLs to obtain basic data.
2. Strength of Bamboo PSLs (with no joints)
To make bamboo PSLs, bamboo-screen-shaped mats (henceforth, bamboo mats) which connected thin sticks(1 m length including the nodes) of bamboo (henceforth, bamboo
elements) in parallel by a thread of nylon were made. Then the bamboo mats were rolled up to make bamboo PSLs with solid or hollow, round or square cross sections.
The strengths of these bamboo PSLs were then investigated. To compare strength properties with natural wood, Japanese cedar (sugi) lumber with nearly identical square cross-sectional dimensions was simultaneously put to the same tests.
2.1. Experiment 1(the quantity of adhesive and curing time)
The quantity of adhesive volume and curing times after application of the adhesive were varied and the influences of these on transverse compressive strength were observed to determine the quantity of adhesive and necessary curing time for hardening.
On the basis of those findings, 400 g of adhesive was used per square meter. Specimens were then constructed and strength tests were conducted after curing for 4 days in a constant-temperature, constant-humidity chamber.
2.2. Experiment 2 (the strength of bamboo PSLs)
Bamboo PSLs were manufactured with round and square cross sections, both solid and hollow, and strength tests were conducted. Japanese cedar lumber with similar cross sections was also tested for comparison.
1) Because hollow Bamboo PSLs are prone to fail in lateral buckling due to transverse section deformation under a bending load, these factors must be well accounted for when using hollow Bamboo PSLs for horizontal construction members.
2) The bending strengths were as follows: Japanese cedar > hollow round > hollow square >
solid square > solid round. Bending Young’s moduli were Japanese cedar > hollow square >
solid square > hollow round > solid round. Transverse compressive strengths were Japanese
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cedar = solid round > solid square > hollow square > hollow round. Buckling strengths were Japanese cedar = solid square = solid round > hollow square > hollow round.
3)
Bamboo PSLs were slightly weaker overall than Japanese cedar, but it has fracture toughness.4) It allows a degree of formability and a reduction in variation in strength properties, and so it appears to offer characteristics excellent for structural members that are non-existent in solid bamboo.
3. Strength of Bamboo PSLs Joints
Methods of joining of the bamboo PSLs members of fixed length end to end were
investigated. Bending and buckling were examined when the joint was on an outer lamina or on an inner lamina in the bamboo PSLs.
1) Under bending, when the joint was on an outer lamina in the PSL (henceforth, an "outer lamina joint"), the effect of the joint was small on the side of the neutral plane of the beam where compressive stress was exerted. However, since the joint was on the other side where tensile stress was exerted, a marked decrease in strength, maximum load, and Young's modulus was observed. In contrast, when the joint was on an inner lamina (henceforth, an "inner lamina joint"), the effect of the joint was relatively small because it was not located in a region where larger tensile stress was exerted.
2) Under bending, the strength at which the outer and inner lamina joint strengths became equal was approximately 73% of the strength for solid bamboo PSLs with no joint, and 87% of that for hollow bamboo PSLs.
3) Under buckling, the strength at which the outer and inner lamina joint strengths became equal was approximately 75% of the strength for solid bamboo PSLs and 85% of that for hollow bamboo PSLs.
4. Strength of bamboo PSLs (bamboo mat joints spaced in a stair-step pattern)
When bamboo mats of fixed length are rolled up together, an endless bamboo PSLs can be formed if it is rolled with the joints spaced in a stair-step pattern, one each layer or one every few layers. Therefore, it was also investigated what spacing between the joints in adjacent mats would minimize the reduction in strength of the bamboo PSLs.
1) It was found that when a long bamboo PSLs are constructed with the joints of the mats separated into a stair-step pattern, the joints must be separated by least 30 times of mat thickness, just as in LVL.
2) When a joint must be constructed on the core, it was also found that, as much as possible, the separation should be set such that it prevents this joint from being on the same cross