第4章木造土壁の非損傷性予測4-1)。法令上、外壁の防火性能.pdfVIP

第4章?木造土壁の非損傷性予測4-1) 4.1?はじめに ?京町家の外壁として一般的に用いられる木造土壁は、真壁造であるため、構造耐力 上重要な柱や梁が露出しており、火災時にそれらが直接加熱を受けて燃焼する。その ため、柱の断面積が減少して、単位面積当たりの荷重が増加するとともに、偏心荷重 が生じて柱が座屈変形し、耐力壁に要求される非損傷性が損なわれることが、第5章 4-2） に後述する実大規模試験体を使った実験から確認されている 。法令上、外壁の防火 4-3） 性能 のうち?非損傷性以外の遮熱性?遮炎性は、第3章で述べたように防火的改 良が比較的容易であるため、木造土壁の防火性能は、非損傷性に支配される所が大き いと考えられる。 ?木造土壁を始め、木質系耐力壁の非損傷性は、小型模型による現象の再現が困難で、 一般に実大規模の載荷加熱実験により調べる必要があると考えられている。しかし、 壁仕様や加熱時間の影響等を系統的に検証する場合、実験の規模が大きいため、木造 土壁では試験体製作や運搬等、困難な面も多く、広く普及した装置を使った簡易な方 法で非損傷性を把握する手法を開発する必要が大きい。 4-4） ?本章は、載荷加熱実験を行わずに、一定時間の加熱を受けた柱の炭化 及び内部 温度上昇による機械的性質の低下4-5）,4-6）を考慮して、所定の火災加熱後の柱に残存 する力学的性能を再現する断面設計をした柱試験体の圧縮試験を行い、その座屈時の 最大荷重と載荷加熱実験で用いる荷重を比較することにより、木造土壁の非損傷性を 予測評価する方法を検討し、裏返しのない土壁に適用してみる。この結果については、 第5章で、この実験で再現しようとした状況に対応する条件で、実大規模の木造土壁 の載荷加熱実験を行って、本章で提示する非損傷性予測法の妥当性を検証するととも に、防火上最も脆弱な“裏返し塗りのない土壁”により、準防火地域に町家を建設す る際に要求される防火構造を実現する仕様を明らかにする。 63 4.2?火災加熱後の断面を想定した柱の圧縮実験概要 4.2.1?試験体の設計 4.2.1.1?柱断面の予測手法 ?載荷される柱が座屈変形して崩壊する際の最大荷重（座屈荷重P ）は、下式のよう k に表され、座屈長さl の二乗に反比例し、ヤング係数Eと断面２次モーメントIに比 k 例する。 2? 2 ?P =π E?I／l k k ?これらの変数のうち、座屈長さは柱長さによるので、試験体を実際の仕様と同じ長 さに作れば一定と考えると、最大荷重はヤング係数と断面２次モーメントに支配され ると考えることができる。真壁造の木造土壁が加熱を受けると、柱の燃焼により、そ 4-5) の表面に炭化層が形成されて断面減少するとともに内部温度が上昇する 。この内部 4-6） 温度の上昇は、ヤング係数を低下させるので 、一定時間の加熱を受けた柱が座屈変 形して崩壊する際の最大荷重は図4-1のような要素に影響を受けると考えられる。 図4-1?加熱される柱の断面性能に影響を与える要素 ?①柱の炭化による断面欠損（断面2次モーメントIの減少） ?②柱内部の温度上昇（ヤング係数Eの低下） ?③通し貫の貫穴による断面欠損（断面2次モーメントIの減少） ?ここで、③は木造土壁の下地として使用される貫が、柱を貫通する場合に生じる断 64 面欠損をさす。炭化による断面減少で荷重が偏心し、曲げ応力が働いた場合、その影 響は特に顕著となろう。 ?この仮定をもとに、まず、法令上の防火構造に相当する30分間の加熱を受けた柱の 力学的性能を表す