武庫川女子大学建築学科・大学院建築学専攻/建築学科3年生授業風景紹介/H21年度前期/建築材料実験

武庫川女子大学建築学科 3年生
授業風景紹介「建築材料実験」

建築学科の授業の様子を写真で紹介します
（最終更新 2009/7/28）

H21年度3年生前期

建築材料実験
「鉄筋コンクリート梁の繰返し曲げ試験」

(2009年7月23日)
担当：福本教授、長江拓也先生(独立行政法人防災科学技術研究所兵庫耐震工学研究センター主任研究員)


振動実験映像から「粘りのない鉄筋コンクリート柱の破壊」を学ぶ


実験準備（データロガーに結線）		実験準備（変位計のセット）

PC鋼棒のナットを回転させて梁に加力


クラック発生状況の観察と記録		クラック発生状況

実験結果グラフ：荷重と梁の中央たわみの関係（学生のレポートより）

　学生が5月7日に配筋し、5月14日にコンクリート打設した鉄筋コンクリート梁の繰返し曲げ試験を行いました。今回もPC鋼棒を利用して、自分たちの力で150×300の鉄筋コンクリートの梁を曲げる試みを行いました。梁の下面、側面に曲げクラックが入り、梁に加えた力が大きくなるとそれに比例して、梁がたわんでいくこと、引張鉄筋が降伏に達する前に除荷するとクラックが閉じ、たわみもほとんどなくなることがわかりました。再び、加力をしていき、部材角１％まで梁がたわんだところでは、クラックは2mmにまで広がりました。そこで、除荷するとクラックは閉じず、たわみも残ってしまいました。同様に部材角1.5%まで載荷して除荷してみました。計測したデータをパソコンを使ってグラフ化することにより、リアルタイムに確認しました。途中、発生したクラック発生状況を逐次記録し、梁が変形していく状況をすぐ近くで観察し、梁の曲げ変形時の「粘り」を体感することができました。

H21年度3年生前期

建築材料実験
「鉄骨片持ち梁の正負交番曲げ実験」

(2009年7月16日)
担当：福本教授、長江拓也先生(独立行政法人防災科学技術研究所兵庫耐震工学研究センター主任研究員)


実大建物の振動実験映像から鉄骨梁フランジの破断状況を知る		実験準備（ひずみゲージ貼付）

実験準備（変位計のセット）

4班に分かれて同時に片持ち梁の先端に加力

実験結果グラフ：力と変形の関係のグラフ（学生のレポートより）

曲げ降伏した梁端部フランジスケッチ（学生のレポートより）

　鋼構造の梁に最もよく用いられるH型鋼の正負交番載荷による曲げ試験を行いました。前週に引き続き、PC鋼棒を利用することによって、自分たちの力でH型鋼片持ち梁の先端に荷重をかけて曲げる試みを行いました。梁に加えた力が大きくなるとそれに比例して梁がたわみ、やがて、梁が曲げ降伏するとたわみが急激に大きくなることがわかりました。続いて、除荷、逆方向に載荷、再び、最初と同じ方向に載荷を続けました。加えた力と変形の関係を表すグラフは大きなループを描いており、自分たちが加えたエネルギーが梁に吸収されたことがわかりました。

H21年度3年生前期

建築材料実験
「角型鋼管の局部座屈実験」

(2009年7月9日)
担当：福本教授、長江拓也先生(独立行政法人防災科学技術研究所兵庫耐震工学研究センター主任研究員)


局部座屈を生じた振動実験映像を見る		地震によって局部座屈を生じた柱


試験体の組み立て		角型鋼管の変形を測定する変位形を設置


ＰＣ鋼棒，角型鋼管のひずみ，変位を計測する装置への接続		４班同時に角型鋼管に圧縮力を加える


４班同時に角型鋼管に圧縮力を加える		局部座屈後の角型鋼管

　鋼構造部材は断面寸法に比べると厚さが薄い板で構成されています。このような部材が圧縮力を受けると板が面外に変形し、局部座屈を言われる現象が現れます。角型鋼管の中央部に挿入したPC鋼棒のナットを締めることにより、角型鋼管に圧縮力を与える実験を行いました。加えた力と、角型鋼管の変形などを測定し、力の大きさを実感することができました。2種類の角型鋼管を実験したところ、幅厚比の大きな方に局部座屈現象が生じることがわかりました。一方、幅厚比の小さい方は、安定した変形能力があることも見てとることができました。

H21年度3年生前期

建築材料実験
「木造耐力壁の水平載荷試験」

(2009年7月2日)
担当：荒木正亘先生（株式会社アラキ工務店取締役会長）、萬田准教授


筋交い耐力壁の試験の様子		方向の力により、ベニアの合板が破断した様子

試験終了後、壊れ方について荒木先生より解説を受ける

木造耐力壁の水平載荷試験を行いました。地震が起きた時、建物は横方向に大きな力を受けます。耐力壁とは、柱・梁の間に筋かい（斜めの部材）を入れたり、ベニアの合板を付けた壁のことであり、地震時の横方向の力に抵抗します。今回の授業では、筋かいおよび合板を入れた耐力壁の試験体に、2軸載荷試験機という機械を使用して横方向の力を徐々にかけていき、試験体が壊れるまでの様子を観察しました。力が大きくなるにつれて、始めに筋交い、合板が壊れ、その後はまわりの柱・梁のみで横方向の力に抵抗していく様子が分かりました。

H21年度3年生前期

建築材料実験
「木造伝統工法による継手引張試験」

(2009年6月25日)
担当：荒木正亘先生（株式会社アラキ工務店取締役会長）、萬田准教授

継手の試験体の組み立て

引張試験の様子


壊れた試験体を観察する		荒木先生による解説

　木造伝統工法による継手引張試験を行いました。継手とは2本の木材をつなぎ合わせることであり、建物の中で弱い部分のうちの一つです。特に引張の力に対して弱く、木造は圧縮に強いが引張に弱いと言われる所以でもあります。日本建築では、昔から大工さんの知恵と工夫で様々な継手が考えられてきて、この弱点を克服する努力がなされてきました。「腰掛鎌継手」「金輪継手」「追掛け大栓継手」という3種類の伝統的な継手および鉄のボルトを使った継手を非常勤講師である荒木棟梁に作成していただき、万能試験機による引張試験を行い、壊れる性状を観察しました。

H21年度3年生前期

建築材料実験
「木造梁の曲げ試験」

(2009年6月18日)
担当：荒木正亘先生（株式会社アラキ工務店取締役会長）、萬田准教授

梁の曲げ試験の様子

荒木先生による解説

　木造の梁の曲げ試験を行いました。先週の材料実験でも使用した「スギ」「マツ」「集成材」の3種類の木材について、それぞれ長さ2.4mの梁をつくり、万能試験機により中央に力をかけ、梁が変形しながら壊れていく様子を観察しました。材質の違いにより、壊れ方の性状にも差があり、また同じ材質でも木の中にある節の有無等により壊れ方の特徴が出ることがはっきりと見てとることができました。

H21年度3年生前期

建築材料実験
「木材の圧縮試験」

(2009年6月11日)
担当：荒木正亘先生（株式会社アラキ工務店取締役会長）、萬田准教授


含水率の測定		重量の測定

圧縮試験の様子

木材の壊れ方について荒木先生に解説を受ける

　木材の材料実験を行いました。「スギ」「マツ」「集成材」の3種類の木材について、含水率（木材中に含まれる水分の量）、重量を計測した後に、構造実験室に設置された万能試験機という機械を使っての圧縮試験を行い、木材に圧縮の力がかかった場合、どのような壊れ方をするか観察しました。木材は生きた建築材料であり、同じ材種であっても比重や含水率に違いがあり、力がかかった時の壊れ方も様々な性状を示すことが分かりました。

H21年度3年生前期

建築材料実験
「鉄筋コンクリート梁の製作（その2：コンクリート打設）」
「コンクリートの圧縮試験」

(2009年6月2日)
担当：福本教授、長江拓也先生(独立行政法人防災科学技術研究所兵庫耐震工学研究センター主任研究員)


ミキサー車からコンクリート取り込み		型枠内にコンクリート打設

コテ押さえ：打設したコンクリート表面をコテでならす


スランプ試験		空気量試験

ゲージ貼り付け：圧縮試験をするために供試体表面にひずみゲージを貼り付け

圧縮試験：万能試験機を用いてコンクリート供試体の圧縮試験実施


圧縮試験：応力－ひずみ関係のグラフをリアルタイムで確認		圧縮破壊した供試体の破壊面を観察してスケッチ

前回の演習で配筋した型枠内に、ミキサー車からコンクリートを取り込んで打設し、鉄筋コンクリートの梁試験体を作成しました。密実なコンクリートになるようバイブレーターを使用しながら打設しました。あわせて、フレッシュコンクリート試験も実施しました。その後、4月16日に調合・作成したコンクリート供試体の圧縮試験を行いました。応力とひずみの関係をグラフ上でリアルタイムに確￢認しながら、圧縮破壊までのプロセスを観察し、最後に試験体の破壊状況をスケッチしました。圧縮試験の結果から、調合、養生方法の違いによって圧縮強度が異なることがわかりました。

H21年度3年生前期

建築材料実験「鉄筋コンクリート梁の製作（その１：鉄筋組み立て）」

(2009年4月30日)
担当：福本教授、長江拓也先生(独立行政法人防災科学技術研究所兵庫耐震工学研究センター主任研究員)


上端筋と下端筋の間隔を決める		ハッカーを用いて鉄筋同士を結束

あばら筋を配置する位置を決める

主筋とあばら筋を結束する

組み上がった鉄筋をスペーサーを介して型枠内にセット

　鉄筋コンクリートの梁を作成する最初のステップとして、鉄筋の曲げ加工、鉄筋の組み立てを行いました。5班に分かれて、5体の梁を造ります。できあがった梁は、7月に曲げ試験を実施します。その試験時の計測のために、主筋とあばら筋にひずみゲージを貼り付けました。ハッカーを用いて番線で鉄筋相互を結束し、鉄筋を組み立て、最後に鋼製型枠内にセットしました。次週は、コンクリートを打設します。先週に引き続き簡単な装置を使用し、自分の力で鉄筋を曲げ、あばら筋を造りあげることにも取り組みました。

H21年度3年生前期

建築材料実験「異形鉄筋の力学的性質」

(2009年4月23日)
担当：福本教授、長江拓也先生(独立行政法人防災科学技術研究所兵庫耐震工学研究センター主任研究員)

ひずみゲージ貼りつけ準備としてグラインダーで鉄筋の節、黒皮を除去


標点をポンチでマーク：引張試験をする鉄筋にポンチでマーク（標点）を記す		鉄筋中央部に載った時のひずみを計測し体重を測定

万能試験機で鉄筋が破断するまで引張荷重をかける

荷重とひずみの関係のグラフ化：荷重とひずみの関係をリアルタイムでグラフから確認

D10の鉄筋を曲げ加工

　異形鉄筋の力学的性質を知る実験を行いました。鉄筋に加わる荷重とひずみの関係、応力とひずみの関係を調べるために、鉄筋にひずみを測定するゲージをとりつける作業から始めました。ひずみゲージがとりつけられた鉄筋の中央部に自分の体重をかけてみて、生じたひずみから、自分の体重を測定できることがわかりました。また、ひずみゲージをとりつけた鉄筋の万能試験機で破断するまで引っ張り、荷重とひずみの関係をグラフ上で確認することができました。スケッチをすることにより破断後の鉄筋の形状が印象づけられました。また、鉄筋を簡単な装置を使って、自分たちの力で曲げ加工することにチャレンジしました。

H21年度3年生前期

建築材料実験「コンクリートの調合、フレッシュコンクリート試験、
　　　　　　　圧縮強度試験体作成」

(2009年4月16日)
担当：福本教授、長江拓也先生(独立行政法人防災科学技術研究所兵庫耐震工学研究センター主任研究員)


コンクリートを構成する材料を正しく計量		ミキサーに材料を投入し攪拌後、取り出し

ミキサーに材料を投入し攪拌後、取り出し

スランプコーンを引き上げスランプ値を読み取る

コンクリートに含まれる空気量を測定

　コンクリートの調合、練り混ぜ、スランプ試験、空気量試験を行いました。要求された強度とスランプを満足するように粗骨材、細骨材、セメント、水を計量し、コンクリートミキサーで練り混ぜました。JISで定められた手順に従って、スランプ試験、空気量試験を実施した後、圧縮強度試験用試験体を作成しました。４つの班で、各作業を順番に受け持ちながら、全ての工程を終了することができました。

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