横浜市近郊に生育する孟宗竹の材料特性（PDF）

横浜市近郊に生育する孟宗竹の材料特性

Material Characteristics of Bamboo in Yokohama City Area

吉田 競人，飯塚 真次 YOSHIDA Keito，IIZUKA Shinji

1. 序 横浜市は２００９年に開港150 周年という大 きな節目を迎え、これを祝する記念イベントが進 行中である。このプロジェクトにおいては記念式 典と海側のベイサイドステージと丘側のヒルサ イドステージの2 つのイベントが計画されてい る。このうちヒルサイドステージの会場づくりに あたっては、地球環境を考え環境負荷を少なくす ることがテーマとなっている。そのための材料と して、会場周辺にみられる竹が考えられている。 というのも、現在日本の多くの竹林は需要が少な いために放置竹林となりそれが森の荒廃を引き 起こすという悪循環に陥っている。これを解消す るための方法として、竹が建築構造物に利用され、 竹の需要が増加すると地産地消のシステムが構 築できさらには森の保全が可能となりうる。この 目的のために今回竹の基本的な材料特性を把握 する実験をおこなったのでその報告をおこなう。 主たる実験目的は横浜市小机周辺の竹林から伐 採した孟宗竹の基本的な材料特性すなわち、曲げ、 圧縮せん断、引張、割裂についての材料強度の把 握である。 2. 実験概要 実験を開始する前に、竹の直径や重量などの諸 形状の測定をおこなった。試験体については、部 位、節、劣化の要素をパラメータとし試験体を製 作し、曲げ試験、せん断試験、引張試験と割裂試 験を行った。試験体試料はJIS Z 2101 （木 材の試験方法）に準じるものとし、経年変化によ る強度への影響としてそれぞれ3，6 ヶ月を想定 した。加力装置はAUTOGRAPH （AG-10TB） およびTensilon である。 3. 実験 3.1 諸形状計測 加力実験に際し、竹孟宗竹の高さと円周を測定 した結果を図-1 に示す。横軸が高さを示し、縦軸 が円周をしめしている。この結果から一定の割合 で円周が減少しているといえる。この関係はほぼ 以下の近似式で表現される。

b

x

y

=

−

0

.

02

+

ここに

y

_{：孟宗竹の円周（mm）}

x

_{：孟宗竹の当該高さ（mm）}

b

_{：孟宗竹根元の円周（mm）} である。 孟宗竹の高さと節間長さを測定した結果を図 －2 に示す。横軸が節間番号を示し、縦軸が節間 長さをしめしている。節間長は上に向かうにつれ て長くなるが節番号が30 前後を境に長さが短く なる。また、節間の最大長は350mm のものが多 くみられる。 図-1 孟宗竹の高さと円周関係 図-2 孟宗竹の高さと節間長さ関係

3.2 曲げ試験 実験による諸係数は以下の計算式から算出した。 曲げ強度 ） （ Ｐ ₂ / 4 N mm l b = _Ζ σ 曲げ比例限度 ） （ Ｐ ₂ / 4 N mm l p p b = _Ζ σ 曲げヤング係数 ） （ Ｉ 2 3 / 48 y N mm l pp p b _Δ Δ = Ε

Ｐ

_{：最大荷重}

_(N

₎

p

Δ

：比例域における上限荷重と下限荷重との差

l

_：スパン

_(mm

₎

y

Δ

_：

Δ

p

_{に対するスパン中央のたわみ}

(mm

)

Ζ

：断面係数

(

mm

3

)

Ι

_{：断面２次モーメント}

₍

_mm

4

₎

p

P

：比例限度荷重

(

N

)

曲げ試験で使用する試験体の形状および寸法 を表-1 示す。試験体数は 23 体で行った。加力は 集中荷重とし、スパンの中央に加えた。荷重面は 樹皮側として荷重を加える荷重点はめり込みが 多いので、図－3 のようにゆるやかな曲面とし、 支点には鋼板を挟んで局部圧縮を防ぐ。平均荷重 速度は毎分３mm とした。 B H 全長 曲げ強度 平均 曲げ強度 曲げ 比例限度 平均曲げ 比例限度 曲げ ヤング係数 平均曲げ ヤング係数 含水率 試験体 ［mm］ ［mm］ ［N/mm2_{］ ［N/mm}2_{］ ［N/mm}2_{］ ［N/mm}2_{］ ［N/mm}2_{］ ［N/mm}2_{］ ［%］} B1B 10.00 5.00 119.7 198.2 116.1 1.73E+04 14.2 B2B 10.65 5.10 120.9 211.9 128.6 1.67E+04 14.1 ３ ヶ 月 B3B 9.80 4.70 120.7 201.9 204.0 128.8 124.5 1.78E+04 1.73E+04 14.0 B4B 10.05 9.40 120.9 136.3 83.8 1.34E+04 13.6 B5B 10.00 8.85 121.4 116.6 77.4 1.47E+04 13.5 根 元 ６ ヶ 月 B6B 10.00 9.80 121.9 116.7 123.2 79.6 80.3 1.42E+04 1.41E+04 13.5 B1T 9.75 4.60 121.3 192.6 127.8 1.70E+04 14.0 B2T 10.05 5.00 120.9 172.9 115.1 1.71E+04 14.1 ３ ヶ 月 B3T 9.90 5.05 120.6 205.2 190.3 112.3 118.4 1.78E+04 1.73E+04 14.4 B4T 10.00 6.60 122.2 148.6 100.2 1.82E+04 13.6 B5T 9.90 6.65 121.0 151.5 100.4 1.69E+04 13.5 節 間 先 端 _６ ヶ 月 B6T 10.00 5.40 120.2 201.7 167.3 119.7 106.8 2.29E+04 1.93E+04 14.1 B1BN 10.00 5.85 121.5 127.3 78.6 1.02E+04 13.9 B2BN 10.15 6.60 121.5 104.5 73.5 9.67E+03 14.3 ３ ヶ 月 B3BN 9.95 7.40 122.2 110.5 114.1 48.4 66.9 4.76E+03 8.21E+03 14.3 B4BN 9.75 9.75 120.7 136.2 87.1 1.16E+04 13.3 B5BN 9.65 8.35 118.6 131.4 84.1 1.33E+04 13.5 根 元 _６ ヶ 月 B6BN 10.00 10.55 120.3 138.3 135.3 96.5 89.2 1.09E+04 1.19E+04 13.5 B1TN 10.00 6.45 121.6 167.6 96.3 1.24E+04 14.2 B2TN 10.15 5.65 122.1 179.2 100.6 1.38E+04 13.9 ３ ヶ 月 B3TN 9.90 6.90 122.6 119.8 155.6 69.1 88.7 9.46E+03 1.19E+04 14.1 B4TN 10.00 6.60 122.3 182.9 110.9 2.26E+04 13.8 節 有 先 端 _６ ヶ 月 B5TN 9.85 6.65 121.0 156.3 169.6 99.9 105.4 1.64E+04 1.95E+04 13.8 表-1 試験体形状及び実験結果 図-3 曲げ試験形体状 Ｔ ２ Ｔ １ Ｌ_１ Ｌ_２ Ｔ３ Ｌ_３ Ｌ

3.3 せん断試験 せん断強度は実験結果を基に以下の式より求 めた。 せん断強度

）

（

Ｐ

₂

/ mm

N

Α

=

τ

Ｐ

_{＝最大荷重}

₍

_N

₎

Ａ

＝せん断面積

(

mm

2

)

せん断試験で使用する試験体の形状は図－4 の ように腰かけの形状に加工した。寸法及び実験結 果を表－2 に示す。試験体数は 24 体で行う。荷 重速度は毎分１mm とした。 断面積 荷重 変位量 応力度 平均応力度 重量［g］ 含水率 試験体 ［mm2_{］ ［N］ ［mm］ ［N/mm}2_{］ ［N/mm}2_{］ 前 後 ［%］} SH1B 105.6 1518.1 1.81 14.38 2.193 1.932 13.5 SH2B 100.8 1324.4 1.57 13.14 2.049 1.804 13.6 ３ カ 月 SH3B 107.4 1584.3 1.97 14.76 14.09 2.198 1.935 13.6 SH4B 92.8 1485.0 1.85 16.00 2.041 1.809 12.8 SH5B 99.0 1597.8 1.69 16.14 2.146 1.901 12.9 根 元 ６ カ 月 SH6B 99.0 1395.5 1.82 15.58 15.91 1.892 1.677 12.8 SH1T 63.0 1020.2 1.56 16.19 1.529 1.338 14.2 SH2T 65.4 998.2 1.56 15.27 1.453 1.274 14.1 ３ カ 月 SH3T 83.8 1118.3 1.71 13.34 14.93 1.506 1.319 14.1 SH4T 59.0 1184.6 1.32 19.76 1.397 1.244 12.3 SH5T 66.8 1188.2 1.26 17.80 1.692 1.500 12.7 節 無 先 端 ６ カ 月 SH6T 64.4 1203.0 1.24 18.69 18.75 1.542 1.369 12.6 SH1BN 139.3 1822.2 2.02 13.08 2.862 2.434 17.6 SH2BN 139.1 1704.5 2.02 12.26 2.878 2.437 18.1 ３ カ 月 SH3BN 125.2 1667.7 1.97 13.32 12.89 2.757 2.341 17.8 SH4BN 120.3 1478.9 1.73 12.29 2.383 2.107 13.1 SH5BN 133.5 1803.8 1.34 13.52 2.867 2.325 23.3 根 元 ６ カ 月 SH6BN 128.9 1709.4 1.83 13.27 13.03 2.791 2.468 13.1 SH1TN 112.6 1368.5 1.84 12.16 2.437 2.079 17.2 SH2TN 112.0 1589.2 1.98 14.19 2.442 2.125 14.9 ３ カ 月 SH3TN 105.8 1503.4 2.09 14.21 13.52 2.453 2.117 15.9 SH4TN 101.8 1637.0 1.64 16.09 2.392 2.033 17.6 SH5TN 110.1 1736.4 1.53 15.77 2.458 2.125 15.7 節 有 先 端 ６ カ 月 SH6TN 110.1 1442.1 1.65 13.60 15.15 2.858 2.286 25.0

Ｈ

Ｂ

１

Ｂ

２

図-4 せん断試験形体状 表－2 せん断試験体形状及び実験結果

3.4 引張試験 以下の式より引張強度・引張比例限度・引張ヤ ング係数を求める。 引張強度 2

/

t

N mm

σ

=

Α

P

（

）

引張比例限度 2

/

p tp

N mm

σ

=

Α

P

（

）

引張ヤング係数

）

（

_N

_{/ mm}

2

l

pl

t

_Δ

_Α

Δ

=

Ε

P

：最大荷重

₍

_N

₎

A

：中央部断面積

(

mm

2

)

p

P

_{：比例限度荷重}

₍

_N

₎

p

Δ

_{：比例域での上限と下限荷重との差}

(

N

)

l

_{：標点距離}

₍

_mm

₎

l

Δ

_：

_Δ

_p

_{に対する変位（伸び）}

₍

_mm

₎

引張試験で使用する試験体の形状は図－5 に示 すとおりである。試験体数は24 体で行った。引 張速度は毎分１mm とする。測定は破断までおこ ない、そのときの荷重と、荷重に対する変位量（伸 び）の測定をおこなった。実験結果は表－3 のと おりである。 断 面 積 応 力 度 応 力 度_{平 均} 引 張 ヤ ング 係 数 平 均 含水率 試験体名 ( m m 2 _{) (N/mm}2_{) (N/mm}2_{) ( N / m m}2_{) ( % )} T1B 34.14 254.8 11.7 T2B 33.17 200.8 11.6 ３ カ 月 T3B 42.41 150.0 201.8 4.65E+02 11.5 T4B 36.00 228.3 17.6 T5B 38.48 187.1 12.7 根 元 ６ カ 月 T6B 35.38 154.3 189.9 3.45E+02 12.5 T1T 34.31 206.3 11.7 T2T 36.90 187.0 12.2 ３ カ 月 T3T 43.92 184.4 192.6 3.66E+02 12.1 T4T 26.97 255.8 11.8 T5T 24.57 197.8 12.2 節 無 先 端 ６ カ 月 T6T 22.72 221.8 225.2 4.57E+02 11.6 T1BN 25.92 143.5 11.3 T2BN 35.11 135.0 12.0 ３ カ 月 T3BN 26.67 135.0 137.8 3.32E+02 11.8 T4BN 27.52 294.3 12.3 T5BN 21.32 261.7 12.3 根 元 ６ カ 月 T6BN 23.60 231.4 262.5 4.58E+02 12.6 T1TN 36.28 150.5 11.3 T2TN 30.54 121.8 12.0 ３ カ 月 T3TN 27.50 124.4 132.2 3.32E+02 11.8 T4TN 26.66 168.8 45.4 T5TN 29.75 125.0 11.9 節 有 先 端 ６ カ 月 _{T6TN 32.45 123.9} 139.2 2.88E+02 _12.0 表－3 引張試験体形状及び実験結果 図-5 引張試験形体状 Ｂ１Ｂ２ Ｂ３ Ｄ１Ｄ ２ Ｄ３ １ ５１５

3.5 圧縮試験 圧縮強度・圧縮比例限度・圧縮ヤング係数を以 下の式より求める。 圧縮強度 2

/

c

N mm

σ

=

P

（

）

A

圧縮比例限度 2

/

p cp

N mm

σ

＝

P

（

）

A

圧縮ヤング係数

）

（

Ａ

＝

_N

_{/ mm}

2

l

pl

c

_Δ

Δ

Ε

P

：最大荷重

(

N

)

A

：中央部断面積

(

mm

2

)

p

P

_{：比例限度荷重}

₍

_N

₎

p

Δ

_{：比例域での上限と下限荷重との差}

l

_{：標点距離}

₍

_mm

₎

l

Δ

_：

_Δ

_p

_{に対する変位（伸び）}

₍

_mm

₎

圧縮試験で使用する試験体形状は図－6 のと おりである。試験体の断面積および高さは表－4 に示すとおりである。試験体数は24 体とし、試 験体は鋼製平板の間にはさんで荷重を加えて行 う。結果は表－4 のとおりである。 断面積 高さ 応力度 圧縮 ヤング係数 含水率 試験体 [mm2_{] [mm] [N/mm}2_{] [N/mm}2_{] [％]} C1B 96.0 19.7 55.7 1.90E+03 15.3 C2B 108.2 20.0 52.3 1.74E+03 14.4 ３ ヶ 月 _{C3B 110.6 20.0 52.3 2.22E+03 14.5} C5B 109.8 20.1 52.0 1.93E+03 13.3 C6B 108.2 20.0 55.9 1.83E+03 13.0 根 元 _６ ヶ 月 _{C7B 107.7 20.1 53.0 2.06E+03 13.4} C1T 73.8 20.1 55.4 2.97E+03 16.7 C2T 76.4 20.0 56.1 2.88E+03 16.4 ３ ヶ 月 _{C3T 74.9 20.0 57.9 2.84E+03 14.9} C4T 77.3 20.1 64.7 5.19E+03 13.6 C5T 77.4 20.0 55.6 1.92E+03 13.5 節 無 先 端 _６ ヶ 月 _{C6T 71.4 20.1 55.1 3.07E+03 13.5} C1BN 120.0 20.5 46.4 3.17E+03 22.0 C2BN 116.0 20.0 43.1 2.07E+03 21.3 ３ ヶ 月 _{C3BN 122.8 19.9 42.2 1.53E+03 17.8} C4BN 107.5 20.5 52.8 8.95E+02 13.3 C5BN 116.5 20.1 54.8 1.10E+03 13.0 根 元 _６ ヶ 月 _{C6BN 122.9 20.0 51.5 9.08E+02 13.3} C1TN 92.3 20.0 54.7 3.65E+03 16.0 C2TN 91.6 20.0 56.4 3.77E+03 16.3 ３ ヶ 月 _{C3TN 93.0 20.0 49.3 3.44E+03 17.1} C4TN 93.7 19.9 52.7 3.44E+03 13.4 C5TN 89.5 20.1 54.7 2.95E+03 13.7 節 有 先 端 _６ ヶ 月 _{C6TN 80.8 20.0 58.6 4.15E+03 13.2} 表－4 圧縮試験体形状及び実験結果 図-6 圧縮試験形体状

Ｂ

２

Ｂ

１

Ｄ

１

Ｈ

Ｄ

２

3.6 割裂試験 竹は繊維と直角方向の引き裂き力によって繊維 方向に沿って割れやすい性質を（割裂性）を有し ている。この強度を測定するために以下の方法で 割裂抵抗を測定する。 / / P A N cm = 割 裂 抵 抗 （ k ） : P 　 最 大 荷 重 　 　 ( k N ) : t _{割 裂 面 の 幅 　 　 （ c m ）} 圧縮試験で使用する試験体の形状は図－7 の とおりである。形状寸法と実験結果は表－5 に示 す通りで試験体数は8 体とした。試験体加力方法 は試験体を繊維方向に配置し、円孔に2 個の半円 形状の治具を差し込み上下方向に加力を行った。 実際の実験の加力方法は写真－1 に、破壊状況は 写真－2 示すとおりである。試験体 SP3T および SP4T は加力に不具合が生じたためデータとして の採用はしなかった。 3.7 実大曲げ試験 曲げ試験用に行った試験は加力試験のために 部分的に断面を平滑にする必要がある。このため に断面欠損が生じる。実際に断面欠損のないまま に加力を行い、曲げ強さ、ヤング係数を把握する ことを目的として実験を行った。 I ：断面 2 次モーメント (mm4₎ D ：外径 (mm) 表－5 割裂試験体形状及び実験結果 標点 距離 厚み 応力度 含水 率 試験体 [mm] [mm] [N/mm] [％] SP1B 48.20 9.25 81.66 14.19 3 カ 月 _{SP2B 48.15 8.95 83.85 14.26} SP3B 47.70 8.90 76.96 10.89 根 元 6 ヶ 月 _{SP4B 48.00 9.25 70.76 10.60} SP1T 48.30 6.40 93.50 14.00 3 カ 月 _{SP2T 47.95 6.20 90.98 13.86} SP3T 48.20 6.30 14.18 節 無 先 端 6 ヶ 月 _{SP4T 47.60 6.50 12.60} 図-7 割裂試験形体状 写真－1 割裂試験加力状況 写真－2 割裂試験破壊状況 I＝（π/64）×｛D4_{－(D－2ｔ）}4_｝ σ＝F×L×（D/2）/(6×I) E=23×F×L /(1296×σ×I)

Φ

Ｌ

Ｔ

Ｂ

ｌ

σ ：最大曲げ応力度 （Ｎ/mm2_） Ｅ ：曲げヤング係数 （Ｎ/mm2） F ：最大荷重 (N) L ：スパン (mm) δ ：最大たわみ量 (mm) ｔ ：平均厚さ （mm） 試験体形状は表－6 に示すとおりである。加力試 験方法は図－8 に示すように 4 点支持とした。試 験結果の一覧は表－7 に掲げるとおりである。ま た、実験状況の写真を写真－3 から 6 に掲げる。 図－8 実大加力試験装置 変位計 試験体 荷重 載荷梁 ロードセル ピン支点 表－6 実大試験体形状 径（mm） 厚み（mm） 縦 横 上 下 左 右 右 141.0 129.0 16.4 14.4 14.9 15.0 B1 左 106.0 111.0 10.0 9.0 8.8 8.2 右 101.0 108.0 8.9 7.8 8.4 8.0 B2 左 79.0 76.0 7.1 8.0 7.4 7.1 右 90.0 7.15 8.4 8.1 11.2 7.9 E1 左 120.0 119.0 13.5 11.4 13.3 14.8 右 79.0 7.15 7.3 6.5 6.3 6.0 E2 左 54.0 56.0 5.0 5.4 5.5 4.9 表－7 実大試験結果 最大曲げ応力度 σ 曲げヤング係数 Ｅ 試験体 (N/mm2_{) (N/mm}2₎ B1 76.8 1.51E+04 B2 61.2 1.48E+04 E1 71.8 1.32E+04 E2 77.3 1.60E+04 写真－5 E1 試験体最終変形状況 写真－4 B2 試験体破壊状況 写真－3 B1 試験体破壊状況 写真－6 E2 試験体最終変形状況

4 まとめ 実験を通して得られた結果は以下のとおりで ある。 4.1 竹諸形状特性 4.1.1 竹重量 竹は時間とともに重量が減少する。伐採直後の 重量としては、投影面積あたり、平均267N/m2、 長さあたり24.5N/m であった。この値は時間と ともに減少し、それぞれ199N/m2、19.6N/m と ほぼ20％程度の減少となった。また、太い物ほ ど重い傾向があるが、設計に当たっては、対象と なる孟宗竹の直径が125mm 以内であれば、投影 面積あたり350N/m2_{、あるいは長さあたり40N/m} とすれば安全な設計が可能と考えられる。 4.1.2 孟宗竹の高さと円周の関係 孟宗竹の高さと円周の関係はほぼ以下の近似 式で表現される。

b

x

y

=

−

0

.

02

+

ここに

y

_{：孟宗竹の円周（mm）}

x

_{：孟宗竹の当該高さ（mm）}

b

_{：孟宗竹根元の円周（mm）} 4.1.3 節間と高さ 節間と高さについては、節番号が30 前後（番 号は下から上に向かう。）までは長くなるがそれ を境に長さが短くなる。また、節間の最大長は 350mm のものが多くみられる。 4.2 曲げ強度 曲げ強度は根元が先端よりも強い強度を有す る傾向が見られたが、節を有する場合は逆に先端 の方が強い傾向があった。経年変化による影響は、 節なしの箇所は、劣化するのに対し、節有りでは 強度が増した。3 ヶ月平均の値は 114～204N/mm2 と非常に変動が多きいものとなった。また、6 ヶ 月平均での値は123～169 N/mm2_{となった。竹を} 丸の状態で使用する場合は、節が支点となるため に123.2 N/mm2_{が最低値と考えられる。} 4.2.1 曲げヤング係数 ヤング係数は、節がない場合では、根元と先端 の値は等しく、3 ヶ月 1.73E+03 N/mm2_{となった。} 6 ヶ月平均では、根元での値は減少したが先端で は高い値を示した。これに対し、節を有する場合 は経年とともに高い値を示した。節間の場合の3 ヶ月平均の値は1.41E+04～1.93E+04 N/mm2 と なった。 4.3 せん断試験 せん断応力度については、先端部が根元部より も強度がある。 伐採3 ヶ月後よりも 6 ヶ月後の方が大きな強度 を示した。 伐採3 ヶ月での平均せん断応力度は 12.89～14.93 N/mm2 _{、伐採後6 ヶ月時点では 13.03～18.75} N/mm2 _{であった。} 4.4 引張試験 4.4.1 引張応力度 節無部分における破断応力度は経年に対して、 根元では-6％先端では 19％増となった。破断応力 度は189～223 N/mm2と鉄鋼の約半分の値を示し た。 節を含む試験体は伐採後3 ヶ月強度が節無し比 較し低い値となったが、伐採後6 ヶ月強度は節無 しの試験体を凌ぐ値の試験体もあった。 引張応力度としては節無し部の最低値189.9 N/mm2 _{を想定できる。} 4.4.2 引張ヤング係数 節無しの試験体は経年の影響によりばらつき 3.32E+02～4.65E+02 N/mm2_{となった。} ばらつきは、節無しでは、根元では6 ヵ月後の ヤング係数が減少するのに対し、先端においては 逆に増大する結果となった。節を有する場合は逆 の傾向を示した。 節無しのヤング係数は3.45E+02～4.58E+65 N/mm2となった。 4.5 圧縮試験 4.5.1 圧縮強度 圧縮強度については、竹の位置（根元、先端）、 節の有無、経年の影響は顕著には見られなかった。 その値は、低いもので43.9 N/mm2_{、大きいもの} でも58.5 と 60 N/mm2_{を超えることはなかった。} 設計用としては節無しの部分を想定し、53.4 N/mm2程度を想定できる。 4.5.2 ヤング係数 節無し試験体根元部分のヤング係数は経年の影 響が少ない。 節無し先端部分は経年変化の影響により、増大し ている。 節無し部ヤング係数の最大は3.39E+03 N/mm2、 最小が1.94E+02 N/mm2_{と大きく変化した。}

4.6 割裂強度 節無しでの割裂強度は経年変化により5％程 度の減少が見られた。先端部分の値が大きく92.4 N/mm2_{となった。根元部分の値は6 ヶ月で 73.9} N/mm2_{となった。} 節無し試験体根元部分のヤング係数は経年の 影響が少ないが節無し先端部分は経年変化の影 響により、増大している。節無し部ヤング係数 の最大は 3.39E+03 N/mm2_{、最小が 1.94E+02} N/mm2_{と大きく変化した。} 4.7 実大試験結果 実大実験により得られた応力度とヤング係数 は表－8 のとおりである。この結果は実大試験 の場合、試験片による結果と比較し非常に低い 値となることを示している。これは、試験片を 用いた実験の場合、試験片を作成するさい、支 点でのめり込みを防ぐために竹の内側を平らに したためにより生じた誤差のほか、丸のままの 試験体と裁断した場合では、応力分布が異なる ためである。（図-9 参照）このため、使用状態 に応じた設計応力を用いる必要がある。

図-9: Bending moments in full culms and in split bamboo’s （ISO N315 より） 曲げ試験 （kN/㎠） せん断試験 （kN/㎠） 引張試験 （kN/㎠） 圧縮試験 （kN/㎠） 試験機関 曲げ強さ 曲げヤング 係数 せん断応力 度 引 張 強 さ 引 張 ヤ ン グ係数 圧縮強さ 圧 縮 ヤ ン グ係数 東京大学*1)

12.2

840 1.2

大分大学*2)

14.4

1250 17.6

7.8

Washington State Univ.*3)

10.5

0.8

9.9

4.4

Univ. Aachen *4) （推奨値）

7.6

1800 0.9

15.0

3.9

本実験（試験片）

_19.0

_{1730 1.29}

_13.2

_33.2

_{4.4 226}

本実験（実大）

_6.1

₁₃₂₀

表－8 実大試験体形状 最大曲げ応力度 σ(N/mm2₎ 曲げヤング係数 Ｅ _(N/mm2₎ 試験体 実大実験 表7 試験片 結果表1 (*1) 実大実験 表7 試験片 結果表1 (*1) B1（根元） 76.8 204.0 1.51E+04 _E+04 1.73 B2（先端） 61.2 190.3 1.48E+04 _E+04 1.73

E1（根元） 71.8 204.0 1.32E+04 _E+04 1.73

E2（先端） 77.3 190.3 1.60E+04 _E+04 1.73 *1：3 ヶ月経過の試験体（節無し）平均の値とした。

4.8 既往データとの比較 実験結果の比較として既往の研究結果との比 較をおこなったものを表9 に掲げる。この表の 試験結果は、試験体の場所や形状がそれぞれ異 なることにより得られたデータである。非常に ばらつきがあるため、最低の値を使用するほか 参考文献 [1] 「東京大学農学部演習林報告 第 36 号」、 昭和23 年 12 月 PP134～PP186 [2] 大分大学福祉環境工学科木質構造研究室 HP

[3] International Code Council Evaluation Service （ICC-ES）, “Mechanical Properties of Bamboo”, April 12, 2002

[4] Institute for Structural Design Dr.-Ing. Evelin Rottke Reiffmuseum Schinkelst.1 52062 Aachen

安全率を考慮して使用する必要がある。 Univ. Aachen *4) による一連の竹に関する 実験を通して、許容応力度として表－10 の値を 推奨している。このほかICBO*8）_{では設計用の} 安全係数としてヤング率は1.0 それ以外の曲げ、 引張、圧縮とせん断には2.25 が使用されている。 [5] 北原覚一著「木材物理」，森北出版、1972 年11 月 30 日

[6] “ Bamboo Structural Design”, International Standard Design ISO/TC 165/N313, N314, N315 [7] 「愛知万国博覧会に構築するリフトアップ 式工法による竹構造物の研究」、中部大学工学部 建築学科、平成16 年度第 1 種 卒業研究 [8] ICBO Evaluation Service, Inc.,

“ACCEPTANCE CRITERIA FOR STRUCTURAL BAMBOO”, AC162, March 2000

表10 許容設計応力(ICBO Evaluation Service) 曲げ強さ （kN/㎠） ヤング係数 （kN/㎠） 圧縮強さ （kN/㎠） せん断応力度 （kN/㎠） 引張強さ （kN/㎠） 竹（POLE） 2.07 1617 0.802 0.144 1.53