CLT による木造建築物の設計法の開発 ( その 3)~ 防耐火性能の評価 ~ 平成 26 年度建築研究所講演会 CLTによる木造建築物の設計法の開発 ( その 3) ~ 防耐火性能の評価 ~ 建築防火研究グループ上席研究員成瀬友宏 1 CLT による木造建築物の設計法の開発 ( その 3)~ 防耐

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1 CLTによる木造建築物の設計法の開発 ( その 3) ~ 防耐火性能の評価 ~ 建築防火研究グループ上席研究員成瀬友宏 1 内容 Ⅰ はじめに 1) 木材 製材 集成材 CLT の特徴 テキスト p.45~5050 と燃えしろ の燃えしろを検討するにあたっての課題 1)CLT の燃えしろに関する実験的検討 壁パネルの非損傷性に関する実験的検討 等の防耐火性能に関する建築研究所のその他の取り組み Ⅳ おわりに 2 2

2 CLTに期待されること 寸法安定性が高い Ⅰ はじめに 厚みのある製品 断熱性 遮音性 耐火性 木材の有効利用 独立行政法人建築研究所 (2011 年 ~) 図 CLT パネルのラミナ構成の例 CLT を含む木質材料を用いた建物の防耐火設計に関する基準の整備に必要な技術的な知見を収集するための研究を実施 3 1/4 1) 木材 製材 集成材 CLTの特徴 と燃えしろ 製材 集成材 CLT: 材料は同じ木材 ( 接着剤 ) 集成材 : 人工乾燥したひき板から 大きな節や割れなどの木の欠点を取り除いたものを 木目にそって長さ 幅 厚さの方向に集成接着した建築材料 製材 集成材の燃えしろ寸法は告示で例示 CLTの燃えしろ寸法は? JASではCLTのラミナの欠点を集成材より広く許容 構成の違い ( ラミナ 幅はぎ接着 ) 燃えしろ : 火災時に木部材の表面が炭化して 荷重をささえる内部の健全な木部を保護する部分 4

3 製材 集成材の燃えしろ寸法 2/4 と燃えしろ 製材集成材 スギ梁 18cm 36cm 45 分加熱 ( 背割り入り ) スギ柱 30cm 30cm 45 分加熱 ( 背割り入り ) トドマツ 30 分加熱 柱 スギ柱 45 分加熱 トドマツ 70 分加熱 柱 柱, 梁 要求耐火時間 (JAS 適合品 ) 30 分 45 分 60 分 製材 30mm 45mm 60mm 5 柱, 梁 (JAS 適合品 ) 集成材 / 単板積層材 要求耐火時間 30 分 45 分 60 分 25mm 35mm 45mm 3/4 の燃えしろを検討するにあたっての課題 製材 集成材の燃えしろ : 柱 梁 : 非損傷性 CLT パネル : 壁 床 屋根 階段 ( 防火区画を構成 ) 集成材 : 30mm 炭化 約 39 分 壁の片面の炭化 偏心荷重が作用 非損傷性 遮熱性 遮炎性荷重 非損傷性 : 構造耐力上支障のある変形 溶融 破壊その他の損傷を生じないこと遮熱性 : 非加熱面の温度が一定以上に上昇しないこと遮炎性 : 非加熱面に火炎を出す亀裂等の損傷を生じないこと 6

4 4/4 の燃えしろを検討するにあたっての課題 1 ラミナの樹種 厚さ 接着剤の種類 層構成による CLT の炭化速度 2CLT パネルの非損傷性に対する燃えしろの考え方の適用可能性 パネルが一部炭化しても荷重を支えられるか? 偏心荷重 3 部材を構成するCLTパネルの接合部の非損傷性確認壁 床 屋根等接合金物等 4 部材を構成するCLTパネルの遮熱性 遮炎性確認 部材を構成する CLT パネル 目地 5CLTパネルにより構成する部材により防火区画を構成する際の遮熱性 遮炎性確認壁 床 壁 屋根 壁 壁給水管等の貫通部防火設備 7 1)CLT の燃えしろに関する実験的検討 表 2 燃えしろの実験条件 ラミナ 樹種 (3 種 ) 厚さ - 層構成 (5 種 ) スギ (C) カラマツ (L) スプルース (S) 12mm-13 プライ 15mm-11 プライ 21mm-7 プライ 27mm-6 プライ 30mm-5 プライ CLT の燃えしろは? 接着剤 (3 種 ) レゾルシノール樹脂系 (RF) 水性高分子イソシアネート系 (API) ウレタン樹脂系 (PU) 平均炭化速度 (mm/min) C-RF(260 ) C-PU(260 ) L-API(260 ) S-RF(260 ) S-PU(260 ) API30-2mm C-API(260 ) L-RF(260 ) L-PU(260 ) S-API(260 ) API30-1mm LVL ラミナ厚さ (mm) 図 5 炭化速度の測定結果 炭化速度 (0.6~1mm/min) であることを確認

5 パネルの非損傷性に関する実験的検討 燃えしろを想定した断面は荷重が支えられるか? 壁の載荷加熱試験 3mx3m 床 屋根の載荷加熱試験 4mx2m 30 分 60 分の耐火性能を想定 33 分 70~7777 分の性能を確認 60 分の耐火性能を想定 75 分の性能を確認 9 パネルの非損傷性に関する実験的検討 燃えしろを想定した断面は荷重が支えられるか? 壁の載荷加熱試験 3mx3m (mm) (+: 炉内側 ) 水平変位 時間 (min) 鉛直変変位 (mm) 図 8 CLT 壁パネルの載荷加熱実験による変位の一例 床の載荷加熱試験 4mx2m 30 分 60 分の耐火性能を想定 33 分 70~7777 分の性能確認

6 等の防耐火性能に関する建築研究所のその他の取り組み 防火被覆が相当する燃えしろはどの程度か?( 燃えしろの低減 ) 水平加熱試験 強化せっこうボード 15mm せっこうボード12.5mmと15mm 強化せっこうボード 12.5mmと15mm ケイ酸カルシウム板(0.8FK)12mm 金属サイディング 窯業系サイディング16mm 11 加熱面からの厚さ (mm) 図 9 実大床 - 燃えしろ (API ラミナ 30mm) 実大床 - メンブレン (GB-F(V)15mm) mm/min mm/min 燃えしろに相当 到達時間 (min) CLT 内の温度上昇の一例 ( 強化せっこうボード 15mm) 等の防耐火性能に関する建築研究所のその他の取り組み その他の検討 ( CLT 床パネルの非損傷性に関する実験的検討 ) CLTパネルの接合部 区画貫通部の実験的検討 LVLパネルの燃えしろおよび非損傷性に関する実験的検討 CLTを含む木質材料を用いた建物の防耐火設計に関する基準の整備に必要な技術的知見を収集するための研究を実施 12

7 Ⅳ おわりに CLTパネル構造に対して燃えしろの考え方が適用できるかどうかについて実験による検討を行った 今後日本において使用されることが予想される CLT の仕様に対する燃えしろの値について 具体の数値を定めるための知見が蓄積できた 壁 床 屋根パネルに燃えしろの考え方を適用し 載荷加熱実験を実施した結果 非損傷性 遮熱性 遮炎性が期待できる結果が得られた 防火被覆が相当する燃えしろに関する技術的知見が得られた CLT 以外の木製パネル構造の燃えしろに関する基準整備に必要な技術的知見を収集する予定である 13 ご静聴ありがとうございました 14

表 1 木材 製材 集成材 1) CLT の特徴 木材製材集成材 C L T 利点欠点 美観に優れる 異方性がある 触れた際に暖かみがある 繊維直交方向への力に対し 加工が容易ては著しく弱い 生産時に要するエネルギー 含水率の変化による膨張 が少ない収縮も異方性があり 繊維に 生育時に二酸化炭素を吸

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