木材の応力一歪曲線(第 2 報)

部分圧縮応力一歪曲線 (1)

山井良三郎(1)

まえ治三き

一般に木構造におけーる接子部材の施工や，集成材の庄和f処理の際などには，材面全体にわたって均等な

積圧縮荷重が作用する場合(横圧縮)は稀で，むしろ材面の局部にのみ横圧縮荷重が作用する場合(部分

庄縮〉が多い。

したがって，単に椴維に垂直の圧縮試験成績と L 、うと部分圧縮試験の場合をさすことが多く，各国の規

格でもこの試験のみを規定しているものが多いーその試後方法IH、わゆる枕木式加圧法で，木口断面がIE

方形の住体試片を使用し，その長軌の中央部iこ所定の加圧鋼板を設置し，これに圧縮荷重を加えつつめり

こみ量を測定し，力11圧鋼板l直下の荷重面積当りの危力を求めることになっている)

しかし，この場合の応力と3f形の関係は複雑で，第 1 報で述べた横圧縮のごとき単純応力状態とみなす

わけにはし、かない〔すなわち，加圧鋼板の端縁が彼圧試片にめりこむため，そこに応力集中がおこり局処

定形の現象をともなうのみでなく，力日庄鋼板直下の部材以外の部分にも不均等な応;力分布が生じ，めりこ

みがすすむとともに繊維軸方向の定形抵抗が関与してくるため，きわめて複雑な組合わせ信、力の状態にお

かれるわけである υ したがって，試片の形状寸法のみならず，加圧材桝の材質および形状，あるいはそ

れのお力通れる位置等が相関連して広力と斐形の関係を左右するので，いかなる試験条件で求められた結果

を，使用応力算定の基準とするかが問題となってくる。さらに現実の設計の場合には，木材特有の異方性

問題，水分影響~，時間影~~~l等を考慮しなけれ(まならないので，その応力と愛形の関係はますます複雑とな

り，数多くの困難な問題を将来に残している。

上述の見地から，形状寸法および木取条件を異にする試片を第 1 報と同じくエゾマツ気乾材で製作し，

規格試験方法に準じた荷重条件で部分圧縮試験をおこない， _'Z;力と菱形の関係を綜合的に表現する尽力一

歪曲線を求め，これらの関係を規制する諸条件を実験的に検討するとともに，横圧縮尽力一歪関係との比

較をおこない，繊維に垂直方向の圧縮荷重を受ける各種部材の設計条件に関する基礎的資料としたいご

なお，この実験を実施するにあたり，いろいろ懇切な御指導と御便宜をいただいた木材部長斎藤美鴬

氏，材料科長小倉武夫氏，強度研究室長沢田稔氏，終始観測に協力された技官児玉芳郎氏，試桝作成にあ

たられた大尾重夫氏に対し，ここに心より厚く感謝いたしますこ

1.試験材料

供試材桝は第 1 報の横圧縮の場合と全く同ーのもので，北海道野幌国有林産のエゾマツ (Picea jezoenｭ

sis CAHR.) 気乾材である c 各種試片は同一供試材の比較的近接した部位から木取ったものであり，全供

(1) 木材部材料科強度研究室員

一一 102 林業試験場研究報告第 78 号

試片の平均年輪巾 (bmm)，秋材率 (S %)，比重 (r“ g/cme， R,J g/cm・')および含水率 (u %)などは

Table 1 のごとくであるラエゾマツとしてはやや年輪巾の広い方であり，比重もやや低い方に属すると思

われる n

Table L 全試片の材質

Related properties of all specimens.

ー一 一一一一 一

|| 試片数 ! 主平主均術値 標準偏差 斐呉係数;材 質 Properties Mark

Specimens 説明白の範問 Standard ' Coefficient tested Ka口ge I M:ea;;_" I deviation ! of variation

1N.1 AM ，u ・ ......"1.1 1/. 豆土 S. D. C. V. %

Wiadntnhuaol frings h ou n1nI 丁

平均年輪巾 191 5.0-2.9 0.32 9

秋材率 Summer wood S9ノO 191 18--6 11 2.2 20

Specific gravity, r" g/cmヨ 191 0.418ー0.346 0.012 3

上b IC~ð~'+'~ :~~~.~~: 0.335 i 重 Specific gravity, R, I* g/cm'、 191 0.36 トー0.300 0.011 3

oven dry

合水率 IMoistur巴 co伽lt U ，/の t/, 191 16.9-14.1 0.8 b

ネR，)=全乾重量/試験時容積=Weight when oven dry/!Volume at test.

なお，年輪rþ，秋材巾，年輪矢高 (amm) 等の測定には 1/5mm 精度の Zeiss の計測j司ルーペを使用

し，試片の大きさは 1/20 mm 精度の Vernier calipers を使用した また，全乾比重ぬは全乾重量を

試験時容積で除したものである。

2. 試験の種類および試片形状と寸法

荷量是の種類および試片の形状，その寸法，試片個数等は Table 2 に示すが，力日圧鋼板の位置は Fig. 1

に示すごとく， どの場合も試片の中央部に定めた Group 1 の実験は 3x3x15 CIがの試片であり，

Group J[, 11[の実験は長さの度化が応力 歪関係におよぽす影響をみるため，試片の長さのみをそれぞ

れ 9cm， 6 cm にE'fえた試片である。 Group IV の実験は試片の相似'1笠を検討するため 2x2x lO cm:1

とし ， Group V の実験は厚さの2老化が応力一歪関係におよぼす影響をみるため， 試片の!享さのみを

Group IV の試片の 2 倍としたものである。なお，各 Group とも年輪走向と荷重方向とのなす角，すな

わち，年輪傾角(出 degree) が尽力←歪関係におよぼす影響をみるため，1:f'やお傾角を 0 度， 45 度， 90 度

の三種とした。

Fig. 1 力日正鋼板による部分圧縮試後方法

柾目方向荷重を示す。

Method of test employing an iron plate

covering but part of surfac巴 anà at

right angles to length of specimen.

出 I..=when annual rings with respect

to applied load are at an angle

0": 0".

L=Length , Dニ Depth ， E= Breadth ,

P= Load.

-103 ー(山jn(第 2 報〕木材の底力一一歪曲線

Table 2. 試験の種類

Classiiication of test.

i 荷重面積 1 標点距離 i l J 試片数i L:2d l i己主;D/B|L/BIS12izns

A : (=ヨーpth) N

I Number

15

15

15

「J-L

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cm

3x3

3x3

3 ;ィ 3

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quqJuqu

3x3

3x3

3x3

荷重方向Angle of annual rings to directiorr

0': loading 《芝

d巴gree

削コ (Tangential)

出品。(45)

白引っ (Radial)

削コ (Tangential)

叫い(45)

向。 o (Radial)

四一山

町一一時L

一m

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9

9

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3 1 2 11

3 1 2 10

3 1 2 12

2 1: 5 16

2 1 5 16

2 1 i 5 15

4 2 5 14

4 2 5 11

4 2 5 11

3x3

3x3

3x3

2x2

2x2

2x2

2x2

2x2

2x2

刷。 (Tangential)

向い (45)

α引 o (Rョdial)

削 o ~ Tangential) I

叫い (45)

a引。 (Radial)

白い (Tar:gential) i

叫下 (45)

日 9 )0 (R旦dial)

3 I 6

3 6

3 6

2 10

2 10

2 10

2 10

2 10

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一斑別町←町

W

町一vvv

法方験実3.

使用せる試験機は Amsler 4 , 000 kg 油圧式手働材

料試!投機で，圧縮盤は下函球座とした J 各実験;こ対す

る試験機の使用力量，荷重五1]みおよび平均荷重速度は

Table 3 iこ示すとおりである J 荷重速度は比例限度附

Stop 近を超えてからの荷重速度が一定:こなるよう

watch を見ながら制御したのすなわち，同一荷重刻み

を進めるに要する時IHJを一定にするよう泊送把手を調

節運伝した。この場合はきE形量の測定が容易であるた

め横圧縮の場合よりは調節が簡単であるが，塑性Jf形

が著しく増大するとやはり荷重の実り現象がともな

い，必ずしも一定にすることはできなかった3

力日庄鋼板は Fig. 1 に示すごとく!享さが 1cm で巾

が試片の巾と等しく，長さは巾の1. 5 f音とし，稜角は

Testing m巴thod.Phot. 1.

いずれも直角で丸味は全くっけなかったコ試片の~形

量は Phot. 1 に示すごとく，試験機の Ram head に

-104-- 林業試検場研究報告第 78 号

Table 3. 荷重条件

Loading conditions.

可/同/「/一

7-J74

666

•

656

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一

666

一

656

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一

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一123

一

一一一一一一戸一一

III

一

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3x3x6 町1) つ (T) 4000 30 11 6.7 - 6.4 6.6

ill-2 |店4'l Ü 40白 20 lO 5.6 一一 5.5 5.6

|出 91 0 (R) 4α)0 30 12 6.7 - 6.3 6.6

町一 1 2x2xI0 例。 (T) I 400 10 16 5.1 - 4.9 I

IT-2 " 何言。 400 I 10 16 5.0 --4.

Jy--3 的 }υ 冊 |ωo 10 14 I 1 5.0 - 4.9 i 5.0

ぺ工;L1400| 竺 1 二----一一V-l 4X2XI0 日ド (T) i 400 10 11 5.0 --5.0 5.0

V--2 グ 町U コ o 10 11 5. ーー .0 i

V --3 <Yg:r (R) 40o I 10 I 145.1 - 4.9 I 5.1

Table 4. 試験時温度および湿度

Temperature and relative humidity at test.

Temperature C。

Group Range Mean Range Mean

XIII,fI. .I:. - X-lIf,'in. X X'I!I(I.r. - XIII-iu. X

I 一一 l 24.6 - 20.5 22.8 82 1-2 24.6 ー- 21.3 23.8 90 --85 87 1 ---3 25.0 - 20.5 23.3 89 - 77 83

TI--l 21.4 一戸 17.2 18.8 91 ll_-• 2 22.1 •- 22.0 22.0 95 --90 91 ]1--3 24.5 一一 2 1. 2 22.0 85 --82 84

Jll-! 23.0 一一 21.0 21.7 87 JlI-2 22.0 ---21.5 21.8 95 --90 93 m--3 20.0 - 18.3 18.9 89 - 89 89

IVー l 22.1 --18.5 20.8 89 ー← 80 日2

IV • 2 22.1 ----18.4 19.8 89 ・一一 75 83 IV一一3 21.5 - 16.8 18.7 92 --88 89

V-l 23.0 --20.4 21.3 89 --80 87 V-2 24.5 --22.0 23.0 90 一一 85 87 V--3 22.7 --21.3 22.2 92 一- 85 88

木材の応力一歪曲線(第 2 報) (山井〉 -105 ー

1/100 mm 精度の Dial gauge を取り付け，加圧鋼板と下部圧縮板との聞に挟まれた厚さ全体を標点距

離として測定した。 なお，柾目方向および 45 度方向圧縮の場合は，加圧鋼板を木表側におき荷重を加

えた二

この実験では Group V の試片は厚さの 5%. 他の Group はどの場合も 10% 圧縮し，その後荷重を

除去しつつZé]f~回復量を測定し，荷重が零になってから直ちに試片をとり出し. 1/20mm 精度の Vernier

calipers で笈形回復量を測定し，約 2 週間後に残留歪を求めた

なお，この実験は 1954 年の 5 月および 6 月初旬に実施したものであり，試験時の室温 (TOC)および

関係湿度 (H%) は Table 4 に示すとおりであるつ

4. 測定値の決定方法

-)~主に材料の強度性能を表わす場合には比例限官、力，降伏点，極限強さあるいは破壊強さ等を決定して

いるが，この部分圧縮の場合Jこは横圧縮と同じく比例限応力はともかくとして降伏点，その他の強さの確

認がはなはだ困難な場合が多いため，わが国の規格でほ比例j限度と辺長の 5% 部分圧縮強さを決定するこ

とを規定しているのみである。しかし，この実験ではその他の諸量を求めたのでその決定方法について述

べることにする

4. 1.比例隈応力行， (l'g/cm")

第 1 報の慌圧縮の場合と同擦に力量の低い試験機を使用し，荷重刻みの間隔を狭くして測点、の数を増

し，底力 歪曲線全体からみて直線部分の終点に相当する計測点の応、力を比例限度とした。しかし，この

場合は直線部分がかなり短L、うえに，変形量の測定が Diョ1 gauge であり， また端面影響があらわれる

ためか直線性の程度があまり明確で、ないごすなわち，直線技とみなされる部分においても各観測点の定形

量の数値がカ、なり受動している場合が多いっ

4.2. 比例限歪 εl' (%)

比例限応力に対応する歪を比例限歪としたが，端面影響のため応力一歪曲線の最初の部分が歪軸に対し

凸曲線となる傾向があるので，このような場合は直線部分の延長が歪軸と交わる点を歪が零の点として比

例計算で求めたり

4.3. 弾性係数 E (kg/cm")

弾性係数は σp/εp で計算した j

4.4. 比例隈比仕事量 W p (kg.cm/cm3)

単位体積当りの比例限仕事量は 1/2σρ・らで計算したc

4.5. 1% 歪における応力 引 (kg/cm勺

比例限度の決定方法にかなり主観的判断がはし、ってくると思われるので，一つの試みとして 1% 歪にお

ける応力を求めた。なお，この場合歪の初期部分の補正は行わないで， 19i，歪に対広する底力を内掃法Jこ

より計算して求めた二

4.6. 降伏J点、応力とその歪 rr y (kg/cm") , 2y (%)

柾目方向圧縮の場合のごとく，曲線の水平方向への分岐移行がかなり急激に行われる場合は横圧縮の場

合と同様にその転移点を降伏点としたが，板目方向， 45 度方向圧縮のごとく分岐穆行が緩慢な場合はそ

-106- 林業試験場{iJf究報告第 78 号

の決定がきわめて困難であるためコ!とめなかった。 降伏点における歪をむとし， σy/Eグを E!， として計

算レたコ

4.7. 3%. 5%. 10% 歪における応力 的 (kgfcm今，の (kgfcm~). 0"1" (kg/cmり

部分庄縮の場合は判然たる降伏点，飯限強さあるいは破壊強さの決定が困難であるため， 3% ， 5% お

よび 10% の歪に対応する底力をそれぞれ円，円， σ11>として σl と同様にして求めた。

5. 実験結果

前述の方法により求めた諸結果を整理し，各 Group における代表泊な応力一歪曲線をそれぞれ図示す

るとともに，制iiliJ値の総括結果を表:74 し，年1ií詰傾角の影響や試片形状の影響等についても比率を求め併記

した J 個々の試片についてはその結果出村表に刊載した2

5.1. 応力 歪曲線の一般型

Fig. 2, 3, 4 , 5 , G ~こ各 Group に属する板目， 45 度，柾目の三方向における部分圧縮応力一歪曲線

を示すっどの Group でもそれぞれ胤似の曲線型を示している c ただ Fig.6 の場合は D/B が他の場合

と呉なるため数{rJ. i~/Jにはかなり度化しているのでこの場合を除外して述べれば，板目方向の場合はし、ずれ

も応力が 30 kgfcm 1 附近までは直線的に進むが，弾性域から塑性域への転移は漸進的で明瞭な降伏点は

認めがたい。歪は 2% 附近からかなり増大しはじめ，約 3% を超えるとますます増大し，曲線は概略的

には訓I!に対しある傾きをもった直線必]様相を示してくる c

45 度方向荷重の場合は比例限度や直線部分の傾きは他の場合に比し小さく，弾性域から塑性域への転

移はきわめて緩慢で，降伏点の確認は困難である c なお，歪が 3% 附近を超えると，曲線はほとんど直線

的傾向を示すが，その傾きは他の場合と大差がなくなってくる

柾目方向の場合は比例限度や直線部分の傾きが最大であり，弾性城から塑性域への転移は前二者に比べ

てやや急激であり，降伏点もなんとか認められる。しかし，受庄聞の附近における春秋材の構成程度によ

って多小不規則になってくる傾向がある c 歪が 3% 附近を超えると他の場合と同様に，曲線は歪軌に対し

ある傾きをもった直線的様相を示している。

5.1.1. Group 1 の実験結果

これは 3x3x15 cm:l 試片の場合であり，長さは巾の 5f告である。板日， 45 度，柾目方向の応力歪

曲線を Fig.2 に示すG また，三方向について求めた観測結果を Table 5 に示す。柾日方向の場合降伏点

底力 σ !I は比例限尽力円，の1. 2 倍弱であり， Ey は弾性係数 E の 8 割弱であり，その関係11 3x3x

3cm3 試片の横庄縮の場合とほぼ同一である。板目方向の場合の年輪傾角 E の2差異係数が 100% となっ

ているが，これは附表 1 をみればわかるように，理想的には O 度となるべき角度が若干傾斜しておる試片

があり， 15 個の平均角度が 2.3 度となり，その標準偏差が 2.0 度あったためである。なお，歪 εp およ

び Ey のKf動はかなりあるが，底力の愛動は比較的小さし、。比例限比仕事量 Wp の斐動がどの場合も特

に大きい。

5.1.2. Group II の実験結果

これは 3x3x9cm' 試片の場合であり，長さは巾の 3 倍である c 板目， 45 度，柾目方向の底力歪曲

線を Fig.3 に示すが曲線型自体は前の場合と全く同様で、ある一また，三方向について求めた頭演Ij結果を

-107 ---(山弁〉(第 2 報)木材の応力一歪曲線

(内EUL\RX}

10.0 4.0 6.0 STRAIN (%)

Fig. 2 Group 1 の試片によあ応力歪曲線型 (3x 3 x 15 cm3)

Shapes of stress-strain curves for sp巴cimens belonging to Group 1. (R; 仰)0. T; 出!)O ， 45; d.':4;'jo)

5.0 2.0

10.0

601

~ 4ミ4. 0母、￥こ

2.0

Fig. 3 Group II の試片による底力歪曲線型 (3x3x9cm3)

Shapes of stress-strain curves for specimens belonging to Group ll. (R; 官邸DO ， T; au o , 45; 出4;0)

lHC∞ll

勢掛川型爆朴郎君沌制問時誠司

hu

Table 5. Group 1 (3 x 3 x 15 cmりの試験結果

Results on specimens belonging to Group 1 (3 x 3 x 15 cmり.

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27

4

4

7

23

2

12

13

Mark Property

Table 6. Gro口p JT (3x3x9cm勺の試験結果

Results on specim巴ns belonging to Group ]1: (3 x 3 x 9 cmり.

Group n-3 (町!j) o=R)

I Mean 1 |土 S.D.'C.V.%

Iミange

Group TT ー l

Range Marl王Property

V弁ヰ見)司町一

UC州mE意

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-

-

g

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3

W

Width of annual rings

Summer wood percent

Angle Ofallnllal rillgs

Original sagitta of annual rings

Specific gravity at test 1 r"

Specific gravity, oven dry

Moisture contellt

Stress at proportiollal limit

Strain at proportional limit

恥fodu l\，s of elasticity

Work to proportiollal limit

Stress at yield point 1σM

Strain at yield point 1 E!I

σ!;/E!I 1 E!J

Stress at 1 % strainσ1

Stress 日t 3% strain ! <<:1

Stress at 5% strain ',,, Stress at 10% strain 1σM

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X

3.51 0.27'

121 11

881 1.2'

N! I X仙I.X.-X制i ，I.1

0.261 8 1 10' 3.9--3.0

2|13|lol1310

4.21 9 1 10 90-86

-0

07

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X

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x

x

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48

3.3-3.0

18ー勾 11

37 • -40

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O~ /υ

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b

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| O 1::::-叩;;;王王J:三完5主包;5=日店2f2主主誌古;ごごr日日!う?』?;?JJOJト[ll;1f!!l 戸7!?引f引恒1?1fれ円61 0九可旬l「口巳O11守11f号;?Hミ1!1;j[ O ! ? i lijjj;1iujiJil i1

18

3

1.4--0.8 10 I

10 10.391-0.386: 0.3891 0.003!

, 10 10.339-0.331 0.33~1 0.0031

20

3

mm

g/cm:1

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(神科N掛)

(壬ヰ)

。

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l

l

l

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18

一823l

11

0.2'

10 117.9---13.3 16.31 1.41

10 '1.300--0.9171 1. 1401 0.1251

10 1670--1340 1-1401 90

1 'A !0.1157- IA AM , I 10 ,v. , ， v'=-~ ， .~0.093110.0172 0.0610 _. ~--�

10 I 14.9ー 10.7

10 30.7一一28.4

10 35.3-32.2

10 13.0-10.6

1. 1:

0.6'

0.9

0.6

16.1

13.5

29.6

31.5

'12.2

i 10 1 16.4ー 15.6

4

2

11

9

19

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に。

7

2.6;

2.0

3.9

3.1!

店/cm"R"

げl'

E

EJ'

u

110 ー 林業試験場研究幸1175 第 78 号

Table 6 に示す。柾目方向の場合勺 l土 σp の1. 1 倍強であり， E" f主 E の 8 割弱で Group 1 の場

合とほぼ同様て、ある また，他の話量も板目および恒 f:l方向の場合は大差を示していないが， 45 度方向

の場合はり， E， W1J 等がやや低減しているようである。

5.1.3. Group 111 の実験結果

これは 3x3x6cm" 試片の場合であり，長さは巾の 2 倍である ο 板目， 45 度，柾目万向の広力歪曲

線を Fig. 4 Vこ示すが，曲線型自体は前の二者主全く同様であるコまた，三方向について求めた観測結果

を Table 7 こ示すc 柾目方向の場合の勺は乃の1. 1 情強であり ， Ey は E の 8 '2，:Ij~5ìであり前二者

とほぼ間設である。

また，板目および柾目方向の弾性的性質はほとんど 1~lj二者の場合と金らないが，産性股がかなり進むと

木口聞に割裂破壊を生ずo ため， σ1"はやや{底、或してくるこなお， 45 度万向の値はどれも若干低波傾向

を示している。

60

N

E

針。

x一一一一一つ

!__ __ --' ___ =L 乙 o 4.0 6.0 8.0 10.0

ST，斤'A/N (:;1,)

Fig. 4 Group m の試片による応力一歪曲線型 (3x3x6 cmりShapes of stress'strain curves for specimens belonging to Group ]11-

(R; 由則。， T; 削~)， 45;ι4;0 )

5.1.4. Group IV の実験結果

これは 2x2x10cm3 試片の場合であり.長さは巾の 5(苦で Group 1 の試片と相似形である。;jt~日，

45 度，右E目方向の尽力 歪曲線を Fig.5 に示すが，曲線型自体は前の場合と同様であエ乙 また，三方

向について求めた観測結果を Table 8 に示すコ柾目万向の場合の勺は σρ の約1. 2 倍であり， Ey は

E の 7 割弱である。 Group 1 に比し匂の値がやや大きくなっているようであるが， σp の街はほぼ

等しし、G

5.1.5. Group V の実験結果

これは 4x2x lOcm 3試片の場合であり，長さ;工巾の 51音で Group IV と同橡であるが，厚さが巾の 2 倍

Table 7. Group m (3x3x6cmりの試験結梨ReslJlts on speci 日lens belonging to Group JIl (3 x 3 X (i cm:1).

斗ハヰ店)日一社川町耳世帯滑

(澗ω謝)

(壬ヰ)

1iHHHli

lVIean I 士S.D.C.V.%

Group -111-3

25

3

3

Group 111--2 (川>")

I Ra昭e M臼口 | l NI 土 S.D.IC.V.%I N I

I X !n{t;!'， 一玉川 i 1l.' X IX叫川 .-X川 /，'1/ 0

10 3.9--3.0 3. 5 O. 27 , 8 12

10 12---8 10 1.5' 15 12

10 43--38 40 , 2: 5 12

10 0 引 4-0.374 0 一1 0 . 0]110 0.355---0 凶 0.337 0 ∞

Rang邑

Group ~n[ー 1 (川o=T)

I R呂町 lMeani l N I 士 S.D.IC.V.%

I X" nπr.-X'l!d 'J/ .1 X

mm !11! 4 ・ 23.313.7;0.301% 1111 13-8 11: 1.71

degree 1 1 1 1 6 -0 3: 1 .5

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戸、υ

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1

1

R

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3

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11

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l

l

3.6 11

17

10

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4

4

3

12.4

26.7

31.61

37.1

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1

1

F

D

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J

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11

勺Lqund

ハU

円U

円U

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l

l

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5230

・・839一←・・・・

円U111l

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一

・・

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円、u

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ハunツ

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-

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l

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-

-

11

円υ

円unu

ハU

円U

1

1

1

1

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f!.lc凶 : 11 !0.405--0.361! 0・叫 0.015

gfcm" 1 11 10 ・ 348-0.3101 0.3351 0.()09

10 ' 16.4-ー 15.8 1

6

8

4

13

fO

只υRJ

》〆。

1.6

2.3

2.7

3.6

27.8

48.0

53.2

58.0

30.9--24.5

53.0-44.1

60.0--51. 1

63.0-54.0

kglじm::

!cg/cm!: nノ

,/0

kg/cm~ ! -

kg/cm2 1 11

kg/cin'l I 11 kg/cm2 1 11

kg/cm" I 11

16.3

27.0

% 11 10.907-0.6921 0.8041 0.062

kg/c凶 111 13620-3130 1 3 叫" I •• 10.1360- IA' AAA1

W!I kg ・cm/じm3 1 11 1'" '''''''" r>Qn,,10.1090p.0140 /v.u 1 •• 1 じ .08061

Y

M

J

ソ

σιEσ

1.3 1.7-0.9 11 mm

0.2

1.7

120

Width of annual rings 1 b

Summer wood percent 1 S

A昭l巴 of annual ri口gs! 出

Original sagitta 0]' ^ annual rings ..

Specific gravity at test 1 J'."

Specific gravity , oven dry

Moisture content

Stress at proportional ! <<

Jimit ~!I

Strain at proportional 1 c

limit 1 、グ

乱10dulus of elasticity i E

Work to proportional limit

Stress at yield point

Strai口 at yield poi nt

(]y/Ey

stress at 1 % strain stress at 3% str旦in

stress a'; 5% strain

stress at 10% strail1

Property

l~ l)

16.7--15.7

30.1-23.3 11

u

(f ;1

σ5

σl!)

'lHHNll

Table 8. Group lV (2 x 2 x 10 cmりの試験結果

ResJlts on speCﾍ!nens belonging to Group 1v (2 x 2 x 10 cm勺.

O

J

4

4

2

2

0

4

8

8

9

勺ノム

/000

・ハ

UAq----

0015

・

54333

・・ハ

U

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ハU

ハυ

・-

ハU

一

4

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8

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0

5

9

n

u

-

-

5

4

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・・

1AA

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・

nu------

一

quRd7'rO

内ノム

11Ru

・勺

LqυAU

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・

Ind

・

614144567

一

円unu--

円U

一

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2

8

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3

9

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1

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5

0

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せ民

υ00

・

QU1l

・・・・

--AA

ハUny

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J

勺/0081A

作品

004

一・

3033457

一一一ふ

0

一一一一一一一

240547

・

043roo

-b

只vηο4

‘・勺

Ul----

37112

・

111165

・・

7

・

Ru--5Rub''UB

円U

円U

ハU

民υkd

「DRURU

にJRJVRd

に3FD

に3

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1 1?一一土1 ~(，".)0~勺「

l 地rk i w ? N: 土S.D.iC.V.%

||iXJFFft九izl

Widt出h of annt

Sl1.111111悶.!e釘r \VO仰od pe臼rc印巴nぱ川t川1 s % i 16 i 11~-8 9司1.51 17

Arg副le 0ぱf annu.al r討ingsδ (は苫 r仇-leεg虫1百 16 9一o 4引 2.9 ， 7η 2

Or吋igiD悶2.1 S8ヨ噌g副出i託tt包a 0♂f 旦 mm 16 I 1.0-0.2 1 0.61 0.21 ann叫 rings 1 ~ ...". i .~ I OoC ，.~ 1 ~'~I ~'~I

Specific gravity at test I r" g(cm:' ! 16 0.396~--0.3651 0.3791 0.022:

S阿ific gra;JE 的 i Rけ g!cmヨ 1 16 i山5ー0.3181 0 刈 0.0071Moistllre content i 1I % I 16 I 15.2-14.7

Stress叩opベロ!(σρ kgμ附1S凶inη1 a抗tp戸ro叫'0叩poぽ討凶t討出io凹口na叫11με 0ノパ， 16引10.92お6一0.763ω倒1 0.81叫9引1 0.0川ο仰75

limit 1 Cl' /0 I 'u 1

Modllllls of e凶i拘 i E kg(cm2 1 16 I 4320-3530

worMproportml wpltfcm/cm:416lo166O lmlO 13l|ηm Stress at yield point Iσρkg(cm3 j - 1

Strain 日t yield point 1 �!l % 1 _- 1

Cf y/らい I 1ら kg(cm,l I --i Stress at 1 % strainσ1 kg(cmZjI6'38.5-27.1

Süι明 at 3'}� strain 円 kg(c凶 116 61.1-19.5

Stre出 at 59 ,; strainσ3 kg/cmzI16: 67.7ー比9StrEs~ 江t 10% strain I ぴ 11) kgjω116 I 83.7--67.7

金ハ滅型減額草滞情即時

29

9

3

3

(出9}O ;::::ど R)

0.2

0.5

ハUnu

一円

U

一勺

4

一qurooυ

ハU

一

42OB

--1

ム

Qノハ

U

一

44

ハU

リけは6

一2

日川口口一mwM

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ハU

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14

一

Oノ

4

ハU

円U

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quqυ

O

O

Qυqu

l

6

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qυ

0

0

0.7

Group N-3

1.0-0.2

16.2-…14.8 15

2

3

〔町43')

15.0

X

Gro:.� lV.-2

NI IX川 fυ.-X川 ill.'

16

16 I

16

3.7-3.3

12-8

48.-40

15.9-14.5

Rョロge

16

6

2

10

33

1.4 15.0

Property

判前寸∞山山

10

1iAAqυnUH//

むム

D

I

l

-

-

10

6

16

3.9

404

45.0-32.5 15 9

9

4

17

6

6

6

5

0.13

0.9i

201 2.1i

2.5i

mw m

円U

ハU

ハU

no7

・一

〆O

『/

l

l

ハU円

U

nuA

ゐ

4ゐ勺ノム

戸、-U1l

l

一

一ひ0

0

2

ウJUAT

nO

勺4

1

・ハU

〆b

〆0

1

1

75

24.2

1.45

27.5-20.0

1. 76••1. 24

16

16

8

9

6

16

7'EJRυAU

2.6

228

31.8

3890

31.1

5~.5

63.0

76.1

50

木材の応力一歪曲線 (第 2 報) (山弁〉 113 ー

60

nu

A

斗

内耳』\軒、}竹山り目句史ド勺

2.0 6.0 8.0 10.0

Fig. 5 Group W の試片による応力一歪曲線型 (2x2x10cmりShape of stress-strain curves for specimens belonging to Group 1V.

(R; 庄引っ， T; 削。. 45;α4" )

となっている点が他のどの場合とも異な

り. Group lVの試片を 2 悶重ねたと同じ

形状の試片である。したがって，君主形量が

同一でも歪は 1/2 となるわけである z 板

百. 45 皮，柾日方向の応力一歪曲線を

Fig_ 6 tこ示すが. f日1線の型式そのものは

前者の場合と全く同様である また，三方

向について求めた l乱則結果を Table 9 tこ

示す。柾目方向のりは σl' の約1- 2 倍

であり J E.I! は E の 7 '，1}~弱で Group 1V の

場合と全く同様である。 また， 乃は

Group IV とほとんど同じであるが歪 ε/'.

Ey 等が減少するため， W]) は小になり，

E および Ey ~工大きくなってくるつ σ1.5

および σ5 は Group IV の σ3 および σ 11)

相当する愛形量を主ずるに要する応力であ

るが，いずれもやや低い値を示しているコ

80

60

401 )

ν，

LCトむVAE勺J 3

).0 4.0 5.0 6.0

5TRAIN ( ろ~)

Fig_ 6 Group V の試片による応力一歪曲線型(4x2x 10 cm3)

Shap巴 of stress-strain curves for specimens belonging to Group V. (R;ιg}O ， T; 旬、 45 ;向い〕

一{]E'

Table 9. Group V (4 x 2 x 10 cm:l ) の試一験結果

Results on specimens belonging to GrolljJ V (4 x 2 x 10 cmり.

サ寸柚初球-M滞部勾閣内灘球

胤口 I+s_nlRange

GïOUpV 一一 l

Range Marl王Property

X

4.0-3.1

13--8

90• -83

3.5一一3.2

12-9

48一一42

五XlIlff.r.-X-UIﾎ "己 ((.r. ""'-"1171.

1

4

0

e

nO/e

l

ー

1

1

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11 10.351ω28i 0.3401 0.0071

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Summer wood percent

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Specific gravity, oven dry

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Stress at proportional limit

Strain at proportional limit

Modnlus of elasticity

Work to proportional limit

Stress at yield point

Strain at yield point

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Stress at 5% strainσ5

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木材の尽力歪曲線(第 2 報) (山弁〉 -115-

Table 10. 長さの影響Comparison of results of tests showing influence of length.

1ミatioLoading

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官。)0 (R)34.7 34.o I 34.2 I し 02 0.99! 1.00

叫 (T) 0.725 0.767 I 0.804 0.90 0.95 1.00 Ep pb 古品コ I 1. 29 1. 14 I 1. 06 I 1. 22 1. 08 1. 00

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出 9'ド (R)

削 (T)kg/cm~ 日日 2

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(1:，ド (T) 60.9 55.7 弘2 し 15 i 1.05 i i.00 kg(cm" "'J50 36.7 I 34.5 31.6 1.17 I し 09 1 1.00

Q'~ド (R) 57.6 55.0' 弘 8 1. 07 1 ・ 02 1.∞ 山}コ(町 76.3 69.0 58.0 I 1.31 1. 19 し∞

kg(cm2 古品シ 46.4 42.2 37.1 I 1.25 1.14 1.00

σν?上空二と| 70.5 63.1 I 1 ・ 14i

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σ 11 kg(cmコ Q.'n へ (T) 39.8 38.3 39.1 し 02 0.98 I 1.00 ê ,,, 0� 11 ,/0

E!I kg(cm1 α 品 0.786 1 0.757 0.784 1.00 I 0.97 1 1.00

何)c (R) 5 170 1 5080 5050 1. 02 i 1 .01 1 1. 00

Table 11. 厚さの影響Comparison of results of tests showing influence of depth.

Loading direction i 削，，，，，，T 叫5 店開c=:=R

Dimensio吋mり 4X以 10 2x2x 10 4X以 10 ! 2x2x 10 4X以 10 I 2x2x 10

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板目方向荷重における荷重とき芸形量との関係

Load.deformation relations of specimens loa鐺d in compression parallel to annual ring" (的0).

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一削←回一泊一ぱ一

hu一L一町一D

一

-t

一

-一

S

一

Load.deformation relations of specimens loaded in compression perpendicular to annual rings (四リ JG).

(4X2X IO.cm") V-3

木材の z力一歪曲綴 (第 2 報) (山弁) -119 ー

5.2. 長さを異にする試験結果の比較

試片の長さの2主化が部分圧縮の底力と歪の関係にどのような影響をおよぼすかを検討するため Group

], ][, ]l[ の実験を行ったわけであるが，この場合の長さの比は 5:3:2 であり，他の実験条件は全く

同一である。

3x3x6cm:l の試片，すなわち LfB が 2 のときの話量の平均値を1.00 とし，これに対応する他の場

合乃平均値を比であらわし， Table 10 にその結果を示すc

5.3. 厚さを異にする試験結果の比較

目片の厚さの~化が部分圧縮の応力と歪の関係にどのような影響をおよぼすかを検討するため， Group

lV と V の実験を仔ったが，この場合の厚さの比は 1:2 であり，他の実演条件は全く同一である、 2x

2x 10 cm:l 試片の諸量の平均値を 1. 00 とし，これに文;j"~、する 4x2x lO cm:l 試片の平均値を比であらわ

し ， Table 11 にその結呆を示す。 DfB が 2 の試片は斐形量の絶対値が DfB が 1 の試片と同一でも，単

位事さ当りのいわゆる歪が 1f2 になるため，同一歪に対する位、力の比較、は適正でないので，~形長の絶対

イ院が等しい場合の応力も求め比較した。

なお，尽力が一定の場合の三方向のき差形量の絶対値を Table 12 , 13 , 14 に示した。同 Gro口p とも板目

および柾目方向荷重の場合は荷重が 40kg (土10 kgfcm3) , 120kg (",,30 kgfcm2) , 2ωkg (キ60 kgfcm‘1)

の場合の~形量を示し， 45 度方向荷重の場合は 40kg (",, 10 kgfcm2) , 80kg (=亨 20 kgfcm2) , 120 kg

(ー30 kg/cmめに対する~形量を示しであるコ塑性械の場合はかなり斐形量が愛勤しているのでここでの

比械はやめ，実用的に弾性域とみなされる領域についてのみ比絞値を示す 板目および杭日万向の場合は

10 kgfcm2 から 30kgfcm" へ進む聞の~形量の絶対値は 4cm 厚さの方が 2cm 厚さより常に大きく，

iJ(.J 1. 5 惜となっている℃また， 45 度方向の場合も 10 kgfcm2 から 20kglcmコへ進む刊の3.2形量の絶対

値は 4cm 厚さの場合が大きく約1.5 倍となっている。しかし，歪の方は 2cm 厚さの場合が大きく，

三方向とも 4cm 厚さの場合のがJ 1. 3 倍となっている c

Table 15. 相似試片による結果の比較

Comparison of results obtained by similar specimens.

Loading direction : 刷、 (Tangential) a450 町ド (Radial)

Dimensions (cm:J) 3x3x 15 2x 2X 10 3x3x 15 I 2x2x 10 3x3x 15 2x2x 10

Loaded area (cmり 3x3 2X2 3x3 2x2 3x3 2x2

D (=B) (cm) 3 2 3 2 3 2

Property i JVIean I Ra叫M吋 Ratio M吋 Ratio 1M叫 Ratio I Mean Ratio JVI吋 Rati

σl' kgfcm2 28.6 1.00 31.8 1.11 20.2 1.00 24.2 1.20 34.7 1.00 37.8 1. 09

C)J % 0.725 1.00 0.819 1.13 1.29 1.00 1.45 1.12 0.515 1.00 0.614 1.19

E kgfcm2 3960 1.00 3890 0.98 1580 1. 00 1680 1. 06 6680 1. 00 6240 0.93

W" kg-cmfcm3 0.106 1.00 0.131 1.24 0.131 1.00 0.177 1.35 0.0904 1.00 0.116' 1.28

σ1 kgfcm2 34.0 1.00 31.1 0.91 15.2 1.00 15.7 1.03 41.4 1.00 43.1 1.04

σ3 kgfcm2 54.0 1.00 55.5 1.03 31.1 1.00 36.0 1. 16 51.1 1.00 56.5 1. 11

g/cm2 1 36.7 1.00 63.4 1.12 σ5 kgfcm2 60.91 1.00 i 63.0 1.03 41. 9 1‘ 14 57.6 1.00

kg/cm2 76.3 し 00176.1 1.00 46.4 1.00 1 52.6 1.13 σ11) 72.0 1.00 76.9 1.07

-120 ー 林業試験場研究報官第 78 号

5.4. 相以試片による試験結果の比絞

試片の相似性がはたして認められるかどうかを検討するため Group J と Group IV の結果を比較し

たっ両者ともLlB が 5 であり， D!B は 1 である I ただ荷重面積が 9:4 になっているが，いわゆる相

似形試片である。 3x3x15cm:J試片の諸量の平均値を1. 00 とし，これに対する 2x2x10 cm3 試片の

平均値を比であらわし Table 15 に示す。

な:l'ò，一定の応力に対する斐形量が両者の間でどのように異なるかを検討するため，三方向のZE形量の

絶対値を Table 12, 13 , 14 に示すこ 3x3x15cm日試片の場合は板門および柾目方向とも荷重が 90kg

(ヰ10 kg!cm2) , 270 kg (士30 kg!cm~) ， 540 kg (士60 kg!cmりに対する斐形量を示し， 45 度方向の場

合は 90kg (と10 kg!cm2) , 180 kg (キ20 kg!cmり， 270 kg (士3D kg!cmコ〉に対する斐形量を示し，前

項で述べた 2x2x 10 cm3 試片の結果と比較することにする。ここでも実用泊に弾性域とみなされる領域

Table 16. 年輪傾角の影響

Comparison of results of tests showing influence of loading

direction to annual rings.

…一slim--

ぺ川一一11一j

戸一16969

一19371

一03832

一42651

←B0651

一02971

一1149

一

切一

75477

一74379

一43344

一2863556567

一66567

一6666

一

日

111一11日バ川1一し止しし一

J11J

一

11

一

jkl一

R

一一一一一一一

〆\一

l

一

18552-92300

一59397

一56324

一50JI--O

一4295

(一

21212

一76677

一67q67

一87888

一99001

一9900l

一900o

w一11111

十00000

一11111

一00000

一ool--

一ool--

一OIll

一

一「ノ一63087

一37490

一00000

一

3

一05657

一97209

一300l

←

一

I

一・・・・・←

26GIg-63690

一6391lfo----

一-----一一

一一

39719

一77885

一98381i

一0103549753

一

05334

一6986

一

-一

22232

一・・・・・←

33335-Ill1054455

一65566

一7657

一

一コ一一円

ununununu

一一・・・・一一一

←川一一一

00000

一一

一丁一2uhqト

iloo-一ulid-引一7;川IL

--一

J

一・・・・・一

2104l

一

847821A3270

・・・・・

一一伽一川一

22n

一しいししい一日同日幻一山

MMMM-Zおおお一主主必ICUU十

二一一

711』一||←下|一

一一一時一JJJJJ

一回目μはげ一即日開ω卯一ω叩ω6日一

JJJrJnJ-A3AAA

一J5JA

=一

/L

一44476

一55564

一65426

一98917

一17861

一7-U331

一

=一一

33333

一・・・・・一

66668-Goo-O

一

54456

一55567

一7767

一一昨一一00000

一一ktf

一一

二

P

一一一

=G

一一

一川一ししトト一ドト一一トト工トアト

ニー一一ト一一一

一一士山一-一一町一町

一町一一一

一 p

一円十一向

Ratio

151'

E kg!cm2

lumwv

W1) kg-cm!cm:J

(T3 kg!cmZ

σ5

木材の尽力一歪曲線(第 2 報) (山弁) -121 ー

についてのみ検討すると，板目および柾目方向では 10 kgfcm2 から 30kgfcm" へ進む聞の斐形量の絶対

値は 3cm 型試片の方が大きく，板目方向では約1.5 倍となっており，その歪は両者の間にほとんど差

がみとめられない J 柾目方向の場合は 3cm 型の~形量が 2cm 型の約1. 3 f音となり，その歪は 2cm

型の方がやや大きくなってくる乙 45 度方向の場合も 10 kgfcm2 から 20 kgfcmコへ進む問の~形量は 3

cm 型の方が大きく約1.7 {，'i となり，その歪は 2cm 型の方がやや小さくなっているコ

5.5. 年輪傾角の差による影響

‘年輪傾角が異なる場合，すなわち荷重方向が異なる場合の尽力 歪曲線についてはすでに 5. 1.でその

大要を述べたので， ここでは三方向の諸量を比較するにとどめる。 板目方向の諸量の平均値を1.00 と

し，これに対する他の方向の平均値を比で示すと Table 16 のごとくなるつ

弾性域および塑性i]!xにおいて求め応、力は 45 皮方向の場合が最も小さい。比例阪町、力は征日万向の場合

が板目方向よりかなり大きいが，塑性域の応力は両者の聞に大差がみとめられないc 弾性係数は志E目方向

が最大で 45 度方向が最小であるい Cp は 45 度方向が最も大きいが， Wp は σp と CJ> の積が関係して

いるためIl月際な方向差はみとめがたいっ

5.6. 変形回復

各試片の標点距離，すなわち最初の厚さを D とし，これを CfD (%)だけ圧縮したっその後荷重を徐

々に除去しつつ Dial gauge で;fé形回復量を観測し，荷重が零になったときの歪回復率 BfD (9のを求

Table 17. 歪回復と年輪傾角との関係

Relation between strain-recovery and angl巴 of annual ring3 to loading direction.

A 暗le_;~f~~ID除凶De陶e叩叫pual rings I~~!， _H I I mens 1_ 1_

告ouplU21JJf|D i制edMm127;22Mm芯認iZlMm322?;iiMm 誌出;il 出 degree I (cm) I N I 孟!土 S. D. 主|士 S.D. 孟|土 S. D.I 豆:士 S. D.

]--1 !削 (T) 3 I 15 I 10.6 I 0.39 4.63! 0.09 13.51 0.41 '7.07: 0.46

1 -2! a'.5υ3 I 15 I 10 ・ 4 0 ・ 40 6.11 I 0 ・ 16 i 2.49 I 0 ・ 25 ， 7 ・ 93 0 ・ 45]-3 Iα0.)0 (R) I 3 i 15 10.6 0.40 3.94 i 0.51 I 3.97! 0.39 6.60: 0.49

]1 -1 的 (T) 3 I 10 i 10.3 I 1.43! 4.23 0.35 i 3.77: 0.34 6.57 1.21

]1--2 α~ ，!5 ,-'

Ir-3 位。 )0 (R)

J1f--l 1 叫 (T)

JII--2 店45 0

m-3 何}O (R)

IV-2 出品。

町一3 I "'0)0 (R)

V-l i 向。 (T)

V-2 (1;4,5 0

V-3 町山。 (R)

3 10 10.3 i 0.40 6.43 0.22: 2.99 I 0.17 i 7.29 1.39

13 I 10 I 10.3 0.36 r 3.32 0.37! 4.56 0.65 5.76 山

|3112l104037435|1191329019(7 お [0403 1 10 110.4 I 0.42 ! 6.60 1 0.17 i 1.84. 0.47 8.55' 0.39

3 1 12 110.7 I 0.49 3.85 0.40: 4.10 0.34 I 6.63 i 0.40

16 10.3 0.43 6.40

2 I 16 1ω 0.46 6.47

2 I 15 10.3 0.29 4.2ヲ

0.57 i 2.59

0.43

0.35

1.55

3.60

0.57 7.74 0.81

0.26 9.13 I 0.62

o.る2 6.73! 0.53

4 I 11 5.52 0.14 2.69 0.16 1.45 0.76 I 3.70' 0.24

4 : 11

4 i 11

5.12

5.15

0.12 3.36

0.20 2.23

0.21 0.67 0.31 4.45 i 0.15

0.70 1.64 0.26 3.51 0.32

C: Compressive deformation at the last load. B: Recovery of deformation wh巴n unloaded.

P. S.: Permanent set after two weeks. D: Depth of specimen= Gauge length.

一 122 ー 林業試験場研究報告第 78 号

め，試片を直ちに取り出し， ]/20 mm 精度の Vernier calipers でB'/H C?のを測定し，それから約 2

迫間実験室内に放置した後筏留歪 P.S.jD C%) を求めた合荷重除去に時間を要したためか B/D と B'/D

とは大差がなかったコ

C/D と P. S./D との差(%)を受形回復率として Table 17 :'こ示すまた，荷重除去の際のJE形回復

の様相を Fig. 2 , 3, 4 , 5 , 6, 7 にそれぞれ図示したが， Fig.7 は 3cm 角立方体試片による横圧縮試

験の場合である。なお， Group V の試片以外はL、ずれも約 10% 圧縮したが， Group V の試片l主的 59ó

である d しかし， ZE形量の絶対値は Group N の場合とほとんど同じである 3

45 皮方向の場合が定形凹復ネヵ:最も大きく，板目方向がこれにつぎ，柾日方向が最もノj、さかった、

6. 結果の考察

6.1. 測定値および応力 歪曲線について

部分圧縮の場合はし、わゆる局計11斐形の現象であり，その~形機tmが複雑であるため，試片の形状寸法の

みでなく，加庄材料の材質および形状，そのおかれる関係位置等iこより応力と受形の内容がかなり受動す

ると考えられる U また，荷重が増加するにつれてめりこみが進み，阪限強さあるいは破渡強さが;)とめられ

ない斐形特性を示すため，いかなる試験万法で求めたいかなる応力を使川応力算定の基礎とすべきか非常

に問題となってくるヲしたがって，ここに各国の試倹方法の概要を述べてみることにする

わが国の ]ES 建築 3107 ではE方形木口断面の辺長 B=3cm， 繊維翰方向の長さ Lニ 6B を有する

柱体試片を燦準型とし，場合によっては B=2cm~4cm の相似試片を使用しでもよいとしている G 荷重

面は促目面が標準で場合によっては板目，またはiGt百とすることができる。平均荷重速度は，毎分約 20

kg/cm" 以下であり，求める数値は比例限度と辺長の 5%;';il分圧縮強さであり，場合によってはその一部

を省略してもさしっかえないと規定してある。

かつての満洲木材試験法では B=3cm， L=6B とし，荷重面は追柾のみである J 平均荷重速度は毎分

市J 20 kg!cm寸以ドとし，求める数値は比例限度と 7% 部分圧縮強さである。

ドイツの DIN DVM 2184 では B=5cm， L=3B とし，荷重方向は;板日および柾|ヨ方向であるコ荷

重速度は毎分 10 kg;Clがとし，求める数値は全j絡み長が l~~ のときの尽力であるつなお，この場合加l圧

罰点の縁は1.5mm の半径で丸みをつけることになっているコ

米国の A. S. T. lVL D 143-27 では E=2 in. , L=3B とし，荷重面は旺日のみである。この場合は

2と形速度を一定にする方法がとられ，荷重を 1 分間に 0.024 in. の速度でかけるようにし， 0.1 iロ. (辺長

の 5%) まで圧縮することが規定されているるこの試験で求める主要な性質は比例限度である c なな，米

国では構造用寸法の大型試片の試験方法についても A. S. T. M. D 198-27 に規定している。英国およ

びオーストラリヤでも米国と同ーの方法が採用されているようであるご

ょ述の諸規格ではどの場合も加圧銅阪の巾を試片の巾 B に等しくし，かつ試片の木口断面は正方形で

あり，荷重一縮み曲線から所要の応力を決定することになっているコまた，試片の形状寸法については，

わが志のごとく相似形試片の使用を容認しているところはなく，どの国でも部分圧縮試験の場合は単ーの

弐片を用いている。なお， L/B はわが国および!日補洲では 6 でゐるが，欧米諸国では 3 のようである 3 こ

の試食で決定する主要な性質はドイツ以外は比例限応力であるが，Ké形量J刻定方法の精粗により，このr;G;

力の決定にはかり主観的判断の介入を免がれないと思うごわが冨の規格解説では横圧縮試験の場合と同常

木村の尽力一歪曲線 (第 2 報) (山弁〉 -123

iこ，始原援総を引き，これより 594 小さい Tangent をもっ直線が尽力一歪曲線と交わる点の尽力を実用

的比例限度としているが，始原拷線をどのように51 くかが問題であり，尽力一歪線図の形式や[乍図縮尺の

L 、かんによっても交点の{Jと芝7こかなり主説的判所が;ì\.、ってくるつしたがって，いずれにしても比例限度

の決定には多少の主倒的判断は免がれないのであるから，弐片の大きさ，試を食機の力量，荷重亥IJみ，!t形

量測定16?t~三等を試験目的に~じて適当に選んで実験をおこない，荷重-!.é形曲線または尽力 歪曲線全体

からみて直線部分の終点に当る測点の尽力をそのまま比例限度とする方が材料の持性を把:jJJlする上から意

味があり，またその方が作~~1準であることはいうまでもないへこの実後では応力については荷主をしなかっ

た。しかし}~形量のiWJ定が 1/100 mm精度の Diョ 1 ~auge であるのと，部分圧縮の支形機1'Piそのものが

俊綿で、11古田影響力:大きくきいてくるためか，直線部分とみなされる領域におL 、ても，同一荷重刻みに対す

る受形量の 1税引IJ{直は最下VJかなり大きくなるのが771 であるコそれからは多少の妥動はあるけれどもかなりそ

ろってくるが，その松度はもちろん Mirror :1pparatus の場合には及lまないし，きわめて聞かであるが S

字型傾向を示す場合もあるコまた，荷重国債:および荷重刻みが小さい場合は Dial gavge の動きも小さく

なるので，主 !ij)lJj~~差の影響がきいてくるため比例限変の判定がかなり難かしくなってくる z 試喰万法とと

もに比例限度の決定方どまについても投討を要すると思う c

ドイ γでは試後機に附属している自主装置で会形量を記録し，その全受形量が辺長の 1% に当る場合の

~力を求めているが，その方法iこ準じ，ここで求めた実検資規から 1% の歪に対する~力を内挿ì^loにより

比例計算で;J;-:ょうてみた 柾日方向荷重および板目方向荷重の場合は比例陵町、力より大きくなるが，柾目万

向の場合はii~f.伏点尽力にほぼ近似しているコ 45 度方向荷重の場合は沈例限~力より小さな結果となって

いるー測定値の分放の松度は比例限応力とほぼ同じであるご

降伏点の決定については，尽力一歪曲線カ込らもわかるように，単に加庄鋼板直下の{'t\y圧縮のみでなく，

この点附近で繊維軸方向の !'l:形抵抗が増大するためか，横圧縮の場合より転移の様相が漸進的になり，そ

の点の確認が半Ij然としない 征目方向荷重の場合はなんとか半111析ができるが，板目方向および 45 度方向

の場合は E. GAllJm 1\:の示すような降伏点の確認は困難である。なお，在日方向の場合は妥形量がJ急激に

増大しはじめる，1去を降伏点としたが，力日圧鋼板が接する附近の春秋材・の構成や，試片の形状によってもそ

の懐中日が多少異なってくるようである c すなわち，春材部におけるとり挫屈現象による~.形の増大が拘束

される程度によって，明阪な場合と不明瞭な場合とがある c なお， 3cm 型の試片の場合はかなり明瞭で

あったが，降伏点底力およびその歪は試片の長さが異なってもほぼ近似した値を示している c また， 3cm

角立万体試片による償圧縮試験の場合と比較すると，降伏点尽力は部分圧縮の場合が大きく約1.2倍強で

あるが，その歪は大差がなL 、むさら、こ各試片の降伏点における重量形量の絶対値を淳さ別に比較すると， 2

cm 厚さの場合の平均値は約 0.21mm， 3cm 厚さのときが約 0.25mm ， 4cm 厚さのときが約 0.28mm

であったが，これらについてはなお検討の余地があるコ応力 歪曲線の型式を分類し，妥形特性を明らか

にするためには，降伏の様相を把握することが重要な課題であることはL、うまでもないが，今後さらに他

の樹種についても検討をすすめたい。平井信二氏はアサダ材の部分圧縮試款の場合は柾目，板目， 45 度

の三方向とも， E. GABEH 氏の示すような降伏点は認められなかったと述べているこ

なお，この実験では弾性域およひ、塑f全域における尽力と歪の関係をできるだけ明らかにするため，三方

向の町， E川 E ， σ1 ， σlふ σぉ σ5 ， σlη 等を求ゐてみたが，広力一歪曲線は比例限度を超えると次第に曲

線拍傾向を示すけれども，歪が 3% 附近を超えると歪車由;こ対しある傾きをもった直線泊榛祁を示してく

-124 一一 林業試験場研究報告ー 第 78 号

Table 18.σ5/E の{直 Valu巴s ofσ5/E

I Dimensions I Loding ISpecimensl D~~_~ I l\Æ~~~ I Standard I Coefficient I ::.~::';':;~::::.::~ I ..l~::;::::;~~ I ~，...::-::~:::;..~ I Range I Mean I ~::'~'::.'"';:"-:' Group I of spe氾imens I direction I tested I "~"5~ I ...~~.. I deviation I of variation 1cm3 店 NI x肌II .t' .-X川 in. 豆|土 S.D. I C. V. %

1 ー 1 I 3x3x15 出lい (T) i 15 10.0171---0.0132 I 0.0154 I 0.0012 7.9

I-2 !グ l 出 t5 0 15 I 0.0254ー0.0218 I 0.0234 I 0.0010 4.3

] -3 I グ I "'9JO (R) : 15 10.0095ー0.0071 I O.∞86 I 0.0∞7 8.1

nー1 I 3x3x9

JI-2 I グ

nununu

]1--3 。，

1lI 113 ×3X6l 日 )0 (T) I 11

]IT-2 グ [出品コ 10

11[-3 グ a引の (R) 12

1¥"-1 2X2x 10 叫 Q (T) I 16 0.0194ー0.0148 I 0.0172

1，ーピ グ '"一千 16 I 0.0273-0.0232 I 0.0250 !

ly--3 グ !日リド (R) I 15 i 0.0146-0.0083 I 0.0104 :

0.0024

0.0005

6.2

5.8

9.4

3.2

9.6

6.0

0.0013

0.0013

0.0051

0.0003

0.0011

0.0010

4x2xl0 1i1iA

仏E

l

l

-'/

7.6

5.2

4.9

2.3

5.0

1.2

る。その傾きは σhσ5.σ1リ等のイ白から計算できるが，繊維朝l方向の安形抵抗が関与してくるため，横圧

縮の場合よりはかなり大きいごしかし，これらの値のみでは弾性域から塑性域への転移の機柑が不明であ

るし，またその後52形がさらに進んだ場合の応力と否の関係がどのようになるのか不明であるので，第 1

報て、述べた X， Y の二点を求め検討する必要があると思うら

わが国の規格で σ5 を求める理由についてはよくわからないが， この値は~異係数も比較的小さいの

で， この値と弾性係数との比 σ5/E の値を求め，弾，tt的性質と塑性的性質とを関連づける一つの試みと

し. Table 18 にその結果を示す。 Group J. 11 , ]I[ の場合は板目方向荷重のときは町は E の約1. 5

fjó であり，椛目方向荷重のときは約 0.9%. 45 度方向荷重の場合は約 2.4% であったり Group IV の

場合も大差がないが， Group V の場合は D/B が 2 のためややノj、さくなっている c しかし，裂性愛形の

進んだ領域では~形速度が大きく，時間影響がきいてくるため，精度を要求する歪の測定や応力の決定は

このような実験では困難である。なお円の値が予想よりも分散が小さいのは，この附近では塑性3l.:形が

かなり進行した領域であるため，荷重の増加が僅少でも !k形量が大きいので，歪を基準にすれば応力の値

はたいしてきをらないが，逆に応;力を基準にとると歪はかなり分散してくることがあるので注意を要するコ

6.2. 試片の形状について

試片形状の結果に及ぼす影響については数多くの研究があり，なかでも布施忠司氏は満洲産の多数の樹

種について詳細な資料を発表している。部分圧縮における広力と妥形の関係を求める際にもっとも重要な

ことは，弾性および塑性ZE形の領域において，試片の内部にどのような応力分布あるいは歪分布が生ずる

のか，とくに加圧鋼板の辺縁附近にどのような応力集中がおきるのかということであろう。しかし，木材の

場合は木材i国有の構造組織の不均一性，年輸の初期湾曲率，さらにいわゆる異方性等が関連して尽力と歪

の関係を支到するため，かかる荷重条件に ßける応力分布の解析はきわめて困難な問題であると思上し

木材の尽力一歪曲線 (第 2 報) (山弁) -125 ー

たがって，ここで、:土単に試片の形状寸法を異;こした場合の襖測値の愛イヒIこついてのみ述べることにする《

6.2.1. 長さの変化による影響

Table 10 からわカるごとく，全般的には長さが短カ、くなるにしたがって諸量は低減する傾向を示して

いるが，その程度は荷重方向により若干の差異がある。すなわち，柾目方向荷重の場合は σ10 以外の諸量

はほとんど長さのZt化L よる影響を示していないコ板目方向の場合は不規則ながら L/B が増加するにし

たがって聞かに橋大傾向を示しているが，とくに σ10 の増大が日だっている。ところが 45 皮方向の場合

は L/B の治大とともにどの航もかなり増加している。これはもともとこの方向のとり安形が非常におき

やすいのであるが . L/B が増すにつれて加圧部以外の部材の繊維輯l方向の変形抵抗が増大するためで、あ

ろう。しかし. L;B がさらに増大する場合にこれらの関係がどのように笈化するかは疑問である。

なお，三方向とも σ11) の比率が L/B とともにかなり増大しているがこれには理由がある。すなわち.L/B

が 2 および 3 の試片では，中央部のKf'形がすすみ歪が約 5% 附近をこえると，試片の木口附近に Plate

2 に示すような包裂破壊を生ずるものがあるからであるニ このような包裂現象は L;B が 5 の試片では

10% 秘度の部分圧縮ではどの方向の場合もみられなかった}また. 45 度方向荷重の場合もこの現象がお

こり難く. L/B が 3 の試片では全くみられないし. L/B が 2 の試片で僅かに 2 箇みられた程度であるザ

その場合の尽力はどの試片も 35.6 kg/cm3 であり，ての歪は 8.78 ~ó と 9.87 %とて、あった ところが

板目方向荷重や柾目方向荷重の場合はこの現象がおきやすく，とくに在庁国がま裂しやすいことは Table

19. 20 からもわ力 iる。また試片が短いほどこの現象がおこりやすいので現場における施工の場合は注:色、

を必要とする c また同表に試片の上端面カ h ら割裂破壊線までの距隊を示したが，写真由、らもわかるように

Table 19. 割裂破壊時φ圧縮荷重と変形長 (Group 1I)

Compressive load and deformation to cause splitting rupture (Group n).

Dimensions

Loading direction

3

4

5

6

7

8

3x3x9cm" (Group IIー 1)

出I}" (Tangential)

570 63.4 9.30

660 73.5 2.34 7.82

660 73.4 2.81 9.37

640 71.1 2.91 9.70

600' 66.4 2.55 8.48

610 67.8 2.55 8.50

9.0

9.0 1 630

9.0 620

8.9 no

9.1 630

9.1 630

3x3x9cコ1:1 (Grollp Jl-3)

店別 o (Radial)

70.0 9.79

68.9 2.71

no no

70.0 2.72

70.0 1 2.99

9.30 5.5

9.03 I 1.0

no 1 00

9.07' 7.0

9.97 I 7.5

10 600 66.7 240 8 ∞ l 88|JZ;::;l;:::1:;:;;|::;

9 620 68.8 8.19 8.5

Mean 68.2 8.59 69 ・ 7 I 9 . 4 o

Standard deviation

Coefficient I of variation I

土3.3

5%

士0.39 I 士 0.5 I 土 0.65

5% 1 ~ó 7% !

-126 ー 林業試験場研究報告第 78 号

Table 20. 割裂破壊時の圧縮荷重と定形量 (Group m)

Compressive load and deformation to cause splitting rupture (Group Il[).

出引乙 (Radial)

Stress !l at ..StrainDista n Ce ロlanon

kg/cm" ! mm % mm

58.7 1. 56 5.20 2.5

61.0 1. 78 5.93 3.8

53.3 1.36 4.53 2.8

4~.9 1.33 4.43 3.0

55.6 2.04 6.80 3.0

58.9 2.08 6. ヲ3 3.5

48.9 1.43 4.�7 2.0

59.9 1.89 6.30 3.8

46.9 1.29 4.30 2.8

59.9 1.65 5.50 3.4

53.4 1.49 4.97 2.0

55.6 , 1.72 5.73 4.0

550

480

450

500

6 5.53

4.49

4.57

4.87

0

0

0

0

0

0

0

3

4

4

2

4

8

0

5

4

5

4

5

4

5

円UnO

只U4

・

-

-

-

ｭ

qυ

『以勺ノム内、υ

Qun

ツ円い

l

4.18

4.83 ' 2.5

3.4

II

12

Mean I 54.15.14

Standard I 内. ~ ~~ i deviation 土3.6 I 土0381

ウム

• にd

RU

5.45

|山 l 土0.72Coefficient I of va:riation I

ノ

hu

o，〆

マJ 7 0，戸 l-;/0 80/ /。 13%

Phot. 2 Manner of failllre caused by splitting at cross s巴ction.

町 g:) 二 ""R. ， 四日つ ， æ，い ""T

不規則であるためその数値は概略値にすぎない o 45 度方向荷重の場合の破壊棋は写真には見えないが，

他の場合のごとく水平方向には生じないで，試片の上端面から垂直方向に不規則にあらわれ，その長さも

非常に短かい。しかし個数が僅か 2 箇であるので今後の検討にまたねばならない いずれsこもせよこのよ

うな害j裂破壊現象がどのような尽力分布状態のときに起るのか興味ある問題だと思う c

なお布施氏は材長の影響を検討するため，試片端部の跳上りや試片端商内の歪を測定し， LjB が 5 あ

るいは 6 附近の試片が最も中央部加圧絞の滅込の影響を受けないで縮みもほとんどなくなり，また跳上り

も少ない結果となると報告しているこ また， E. SUES1WX 氏は 15cm 角で L/B が 1 ， 2, 3 , 4 , 5 の

Fichte 材で実演を行い，横臥材の許容底力決定方法に対し一つの試みを提唱している E. GABER 氏は

加圧材料を木材として約 4.8cm 角で LjB が 1 ， 2, 3 , 4 , 5 の試片で実後を行い， L/B が 4 以上にな

木材の尽力歪曲線(第 2 報) (山井) 127 --

ると降伏点応、力はほとんど生らなくなるので L/B が 4 の条件がよいと述べている 3 との場合も加!王具の

巾は試片の巾に等しく， D/B は 1 である。

6.2.2. 厚さの変化による影響

この実験では巾が 2cm で高さのみが 2::m と 4cm と zfる場合，すなわち， D/B が 1 と 2 のときに

つレての資斜のみであるが， Table 11 からわかるように，比例j限で、力行》は!享さが 4C'TI のときが僅か

に小さいが，ほとんど差がないとみてよいと思う二 また，比例限における~形量の絶対債は写さが 4cm

のときが大きいが，単位歪は小さ〈なるので弾性係数l工大きくでてくるつ σ:i ， (T ï は右E日および 45 度方

向荷重のときは写さが 4cm の場合の方がやや高いが，板目方向の m のみはやや小さくなっている 3 し

かし!k形量の絶対値を等しくとるとき，すなわち，厚さが 4cm のときの σ1.日町と，厚さが 2cm の

ときの σI九 σlけをそれぞれ比較すると，厚さが 2cm のときが芯力は六きくなるごまた， Table 12 , 13 ,

14 からもわかるように，同一荷重に対する受形量の絶対値は!享さが 4cm のとき大きいが，その倍率は 2

侍にならないで1. 5 倍前後であるつ これらのこと力、ら同ーの52形量に対するで、力は軍さが 4cm のとき

の方が小さいけれども，同一歪:こ文すするr:t力および弾性係数l士大きくなってくることに注意しなければな

らないり厚さの受化する割合と，それに対する荷重と :!2r~量の関係がどのような比率で安化する力、という

ことは，ボルト締めや，庄和(i主住民!の場合:こ重要な資糾となると考えられるので，巾の12化も考慮して今後

さらに検討する必要がある u このように部分圧縮の場合の愛形量は加庄鋼仮による同市的なめりこみと同

時iこ，材の内部における弾陀Æì!ラおよび塑性!E形が~遷してくるため，その内容がきわめて複線である。

6.2.3. 相似性について

lìíJ項 iこ関連してくる問題であるが，ここでは L/B がし、ずれも 5 で， 断面辺長が 3cm と 2cm の場

合についての結果を検討する Table 15 によれば 45 度方向荷重以外は弾性係数は僅かながら 3cm 型

の方が大きし、。しカもしそれ以外の.m量は 3cm 型の方がやや小さいがほとんど大差はみとめがたい己また

同一お力に刻する受形量の絶対値は Table 12 , 13, 14 からわかるように 3cm 型が大きいが， \C，力と歪

の関係は大差がみとめられないっしたがって，この結呆のみから判断すれば概観的にはかなり相似性を示

しているが，荷主面積が 1 対 2.25 の場合のみであるので，さ bに試片形を:12えでさえ討する必要がある〉

大型試片ーになると木材特有の年店状主、の影響や，木取り上の不均一斉性等が;土いってくるので，どの程度

の粁|似性が伴られるカ、疑問である。またあまり小さい試片では個々のf同iÍiiの影響が大きくでてくるばかり

でなく，:!2形量の測定が困う@:'こなり，測定結果のJI.'動が大きくなると予想されるついずれにしてもわが国

のごとく村山対片の使rlJをみとめている場合は，相{以性の再検討をíTう必要がある J

6.3. 変形回復について

~形回復量は Table 17 および Fig. 2, 3, 4 , 5 , 6 からわかるごとく，どの Group も 45 度方向荷重の

場合が最大で，板目方向がこれにつぎ，柾百方向が景小である。なお， GroじpVの場合は約 5% 圧縮後の

三]~回復であるが，圧縮した斐形量の絶対値は GroュpN の場合とほとんど同程度であるコ両者の結果を

比設すると数値的iこは異なっているが，全!2形量に対する回復量の比率はほとんど同程度であるつたとえ

ば -15 度方向の際?こ Gro:.Ip Nの試片は約 85% 回復しているのに対し， Grollp Vの試片は約 87%回復

している c これらの回復量の測定万法や数値そのものについては問題があるとしても，全斐形量の50%以

上が回復することは興味があるコなお，圧縮率を~化した場合の愛形回復については検討の余地がある J

-123 林業試験場研究報告第 78 号

6;4.. 加圧材料について

一般に各国とも規絡試験の場合は試片を鋼板でがl庄しているが，木l'Wi告の場合:こは木材で加圧される場

合が多いので， E. GAJlEJ:.氏のごとく木材による刻1圧を予備検討した 試Hーは 3x 3 x 15 C111' で荷量方向

l土板百万l司のみであり， その (L'Ji 数は四方ゐ 5 (閏である υ 力11l'E材は同種のエゾマヅ気乾材で 3x.3x6cm' の

縦圧縮試片である。これを被庄試Þí の仁1> 買いこ柱状にたてて荷重を加えたο 得られた結果は Table 21 に示

すが，鋼板の場合と比較すると，比例限歪以外の諸量はやや小さいが大差はみとめられなL 、。また，荷重が

Table 21. 加圧材を木材とした場合の試験結果

Results o~ test compressed through a wooden plate.

x ..，，~a~:... , I M;an : ~叩d' 山ientRange [Mean' d~~i;ti~-; I of~~.;;i;ti~; 1X川I.r.-X制 i.". I 豆|士 S. D. I C. V. %

number 5 I

Prope了ty lViark

Specim巴口日 t巴st己d N Width U:' anm鐶l ring6 b mm

Summerwood S %

Specii'ic gravity, at te6t rηg/Cil13

, oven dry R , g/cm3

Moisture content u %

Stress at proportional !ioit ， σ]) kgfcm守

Strain at P. L. 15]> %

Modul� o{: 日lasticity E kg/cm士

Work to P. L. W" kg'C'11/cm3

円 kgjcnl:.1

円 kg/cm~~

とう tress at 3% strain

Stress at 5% strain

Stress at 10% strain σJ" l:g/二::1<::

Table 22. 加圧材を木材とした場合の荷重とさ差形量の関係

3.5-3.4 3.4 0.01

13ー 10 11 1.0 9

0.402-0.379: 0.390 0.014 4

0.345-0.326 I 0.335 0.007 2

16.7←ー 16.2 0.05

30.1 一一26.6 28.0 1.6 6

I 0.919一一0.826: 0.868 0.047 5

3490ー→2950 3230 170 E、，之

0.138-0.110 0.122 0.011

53.4--44.6 49.1 3.3 7

59.7-52.1 56.2 i 2.9 5

76.0-68.2 71.9 3.3 5

Load.deformation relations of specimens compressed

through a wooden plate.

Dime口s10ns 3x3x 15 cmえ

n

o

-ｭ+L m

r

--JU

げbn

--AU

2

0

L

日リ (Tangential)

Loadι:d area 3x3 て百2

D巳pth (c!コj 一、ο

Load (kg) 540 270 90

Stress (kg/cmり i 60 30 10

270-90

DeÝorffia出口 lm m m m m m m I Strain %

20

I 2.10 0.290 0.092 0.198 0.600

2 I 1.54: 0.258 0.035 0.173 0.577

己 I 2.29: 0.295' 0.0ヲ8; 0.193 I 0.657

4 i 1. 5ヲ 0.280 0.095 0.185 0.617

5 1.87'j 0.322: 0.114 , 0.208 I 0.693

lV.[ean 1 ・ 88 1 0.289 I 0 仰 0.1921 0.629

540 kg , 270 kg, 90 kg の場合の

}k形量の絶対値を Table 22 に示

したが，やはり鋼板による加庄の

場合より安形量が増大しているこ

とがわかる c しかし，このように妥

形量が増大するのは被圧材のzt形

量が増大したのか，力日圧材の端面

安7~量が大きくなったのかよくわ

からない〕なお，この加!王材の中央

部に 3cm の標点距離を定めて湯

浅式 Mirror extensometer で主主

形量の測定もおこなってみたが，

270kg の荷重(=c30 kg/cm勺:こ

対する菱形量は約 0.008mm (歪

は約 0.027%) 程度で、あった。ま

た.受庄面の破損の状態を Phot. 3

木材の応力一歪曲線 (第 2 報) (山井〉 -129.-

lこ示すυ な， ;~古今後

さらにかl圧鋼板の

.Jf1状をかえ，ロー

ラ加圧，あるいは

ボルト照金のよう

な状態の力I1Æによ

る応力歪曲線を

求め接手部材の設

計資料としたいっ

6.5. 被壊形態

の観察

加庄鋼板による

間王材のめりこみ

の様相を Phot. 4

に示すが， 10';6部

分庄縮の場合は受

Phot. <l Maロner of fョilure at loaded fac色 of specimen

compresヨ己d through a wooden plat巴.

庄国が位目および板目の場合は核市1Eが切断されているが， J阜征面のときは単位面積当りの荷重が小さいた

めかほとん r 切断されていない J

また，割裂破壊試片についてはすでに

述べたが，恒円方向荷重の場合，春材部

のとり挫屈による破損線が征日面にあら

われてくる禄相を観察すると，最初]は加

!王鋼板d ドの年輪に加i圧鋼板の巾程度の

長さであらわれ，それがやや長くなりは

じめるころドの年愉にまたあらわれはじ

める 4年愉に 2 本， 3 1三とあらわれる

こともあり，その，'t\現状況は不規則であ

るが，概(邸内には hの年愉から 11防次;ニド

の年愉にでてくるようである。 10%程度

の圧縮では 2cm 型試片は下部まであら

われることもあるが， 3cm 型試片では上

Phot. 4 Manner of failur巴 at loaded face of

spesimen compressed through an iron plat己.

Group 1 ー 1 (削こ.=T) radial face

Gro:1p 1-2 (出品こ〕

Group 1--3 (出91 二 =R) tョngeロtial f旦C巴

から l向 2Jmm程度のところまであらわれ，下部では肉浪均;こ!工みとめられなかったつまた， この破損緑

は上から下にゆく iこしたがって長くなるが，あるところからはまた短かくなっていた二力日圧鏑板下部附近

の破損線と一番長い破損線の先端を結ぶ直線が，荷重方向主なす角度は 50 度前後が多いが，かなりはげ

しく分散している。

6.6. 部分圧縮と横圧縮の比較

部分圧縮の場合は賛庄縮の場合と異なり，加圧鋼板直ドにおける識経:二重宣方向の軸な力のみで>J;く，

-130.- 林業試験場研究報告第 78 号

4.0 R

nu つ4

へ刊一EA京会)勺MJU史Eh勺

2.0 4.0 8.0 12.0 δア尺AIN

Fig.7 3x3x3cm3 試片による横圧縮応力一歪曲線型

Shapes of stress.strain curves for specimens (3 x 3 x 3 cm3) loaded on

entire surface. (R; "'g)U , T; 日 )G ， 45; 出品)

力n圧部以外のfm材にも不均等な官、プJ分布カ;~~ずるとともに，力日圧鋼板の辺縁附近に応力集中がおこり，め

りこみがすすむにつれて加圧鋼板の辺縁の作mによって繊維軸方向の笈形抵抗も関与してくるため種々の

組合わせ底力状態となってくる 3 したがって，底力と歪の関係も横圧縮とはかなりちがった結果を示して

いるO いま， Fig. 7 に 3x3x3clがの試片vこよる横圧縮底力一歪i出線を比較のために示すご弾性領域は

よく類似しているがどの方向でも部分圧縮の場合が比例限度および直線部分の傾きは大きくなっているっ

とくに 45 度方向の増大は著しい。なお， üi)分庄縮の場合は征目方向荷重における降伏の様相|が鋭さをか

き，弾t生成から裂性域への転移様相が概観的には三方向とも演似してきている また，降伏点附近を超え

塑性斐形がかなり進んだ領域にiJ\. 、ても曲線は歪輸に対し横圧縮の場合より大きな傾きをもっているこ

これを数値的に比較するため， 3x3x3 cm3 試片による横庄縮試，1完結果を1. 00 とし， これに対する

3 x 3 x 15 crn'l 試片の結果を上じであらわせば Table 23 のごとくなる ω その差は明瞭で 45 度方向の増加

Table 23. 部分圧縮と横圧縮の比較

Comparison of result> o[ tests covering but part of sl1rface and entire sl1rface.

Loa::ling direction I ",,)0 (Tangential) 叩'"例。 (Radial)

Dirnensions (cm3) I 3x3x15 3x3x3 I 3x3x15 3x3x3 3x3x15 3x3x3

L四ded area (叫 3x3 3x3 3x3 3x3 3x3 3x3

L/B 5 1 5 1 5 1

, 'L_ n :, .c I~ :" I~ 1. , ~ PIoperty jMeanJRat101MeanRst10Mm!Rat101ME叫 R2t10:Meanl REtiolMeaniR2tio

σp 1沼/二が 1 2u! 1.43 20.0 1.C0 20 2 2.88 1 7.0| 1.00 1 34.7 1.31 26.5 1.oo

�p % い判 0 前 OWl oo:l mllnl l 吋 1.00 0.51 己 l ・ 01 0.510 1 ∞ E kg/cm2 [ 3960[ 1.74 2280 1.ω1580 2.36 I 670: 1.00 6680 1.28 5190 1.ω

W1> [沼叩/cm3 I 0 ・ 106i 1.1710 ・ 09ml.oolo 13li3.5410.m7011 ・ 00 0 ・ 0904 し 33 '0 ・ 0678! 1. 00

CT:; kg/cm2 [ 54.0[ 1.58 34.2 1.00 i 31.1 2.16 I 14.4~ 1.00 5i. i 1.51 33.8 , 1.00

σ3 kg/c凶， 60. ヲ!1.76 礼 6 し 00 ， 36.7 , 2.04: 18.0! 1.00 57.6 i.66 34.8' 1.00

σ日 L王山

木材の底力一歪曲線 〔第 2 報) (山弁) -131 ー

ギがもっとも大きく，板H方向がこれにつぎ， t在日方向がもっとも小さいι ただ ε1" むのみは大差を示

さない(年愉傾角の影響については数値，'réJにはz2っているが，その結果におよぼす税皮は全く ~i似してい

る)また，~形回復量も数イ底的には異なるがその傾向は類似し， 45 度方向の場合がもっとも回復量が大

きく，板目方向がこれにつぎ，柾目方向がもっともノj、さい c

むすび(摘要)

一般に木構造における接子部材の施工や，集u'z材の庄締処理:等の場合には材全面にわたって検圧縮荷重

が作用する場合はむしろ稀で，材面の局部にのみ荷重が作用する場合が多い τ しかし，この場合の尽力分

布は複雑で種々の組合わせ危力を生ずるため，いかなる実験条件で求めた結果を使用応力の算定の基準と

すべきか問題がある二したがって，本報告では規格;こ準じた荷重条件で加圧し，試片の形状および寸法の

笈化や年輪傾角の差異が応力一歪関係にどのような影響をおよぼすかを検討するとともに，棋圧縮の場合

との比較を行い，繊維に垂直方向の部分圧縮荷重をうける部材の設計条件に対する基礎資料を求めたc そ

の試験材料ιは第 1 報と全く同ーのエゾマツ気乾材であり，その関係材質は Table 1 に示すc 試験機も同

ーの 4， 000kg Amsler ìrb圧式子働材料試験機を使用し，荷重条件，加圧鋼板の形状，試験の種以等につ

いては Table 2 , 3 および Fig.1 iこ示す、 2E形量は Phot.1 のごとく試験機の Ram head に 1/100 mm

精度の Dial gauge を取りつけ，力日庄鋼板と下部圧縮板との lh1 iこはさまれた試片の厚さ全休を標点距離と

して測定したのなさむ柾目および 45 度方向荷重の場合は木表側から荷重を加えた。符られた結果を摘録

すれば次のごと.くである d

1) 部分圧縮による木材の~形特性を綜合的に表現する応力一歪曲線を求め， Fig. 2, 3, 4, 5, 6 に

図示した。荷重方向と年愉走行のなす角度の差異;こよりそれぞれ特徴を示すが，いわゆる杭圧縮の場合ほ

ど明瞭な差異はみとめられない 弾性域から墾性域への転移が一般に漸進的であり判然たる降伏点の確認

は困難である:なお， ~迫性愛形がかなり進んだ領域においても曲線は歪軸;こ対しかなりの傾きを示し，い

わゆる最大尽力や破壊応力は認められないο また，底力一歪曲線の型そのものは試片の形状寸法が斐化し

てもはとんど22らないこ

2) 長さの変化による影響を検討するため， 木口断面を辺長 3cm の正方形とし， 試片の長さのみを

15 cm , 9 cm , 6 cm とi!21t させ， 同・の荷重条件で比較試験をおこない， その結果を Table 10 に示

す l 全般的には長さが73かくなるにしたがって諸還は低減する傾向を示すが，その程度は荷重方向により

異なる O すなわち，征目方向荷重の場合は σ)，)以外はほとんど~化しないが，板 er方向の場合は長さが増

大するとともに諸置は不規則ながら僅かに増加する」ところが 45 度方向の場合は長さとともにかなり増

大している c しかし，長さがさらに増大するとこれらの関係がどの程度受化するのか疑問である。

3) 厚さの変化による影響ーを検討するため，試片の巾を 2cm，長さを lOcm，荷重面積を 2x2cmで

とし，厚さのみを 4cm と 2cm に斐化させて比較試里会をおこない，その結果を Table 11 , 12 , 13 , 14

に示すコ同一荷重に対する妥形量の絶対値は 4cm 厚さの方が大きいが，厚さの比に比例しないp また，

同ーの単位歪に対する信、力l土 4cm 厚さの方が大き\":厚さの菱化する割合と，それに対する荷重と ðf形

の関係がどのような比率で斐るかは，庄締処理や接手施工の際に重要な資籾であると考えられるのでさら

に検討をすすめたいこ

4) 相似性を検討するため， 2x2x10cm3 の試片と 3x3x 15 cm3 の試片tこよる結果を比較し ， Table

-13~- 林業試験場研究出世第 78 号

12 , 13 , 14, 15 に示す ü:E，lr各Y:1には均、なり相似の結栄を示すが， [Ù~か 2 つの場合の比絞にすぎなし、ので

今後さらに倹討を裂する問題である J

5) 年倫傾角の差による闘訓IJfI位の~化は Table llì に示すが，どの応力も 45 皮方向の場合が最小であ

る G 比例限尽力は柾巨l方向が阪口方向より大きいが，塑f生王1>][;;の進んだ領域における同」歪ィこ刈する広力

は大22を示さない J 弾性i系殺は征目方向が最大で，15 度方向が最小である。このため木取り方向を異にす

る材を組合わせ締めつける場合は注立を要する一なお，織縦走向を異にする場合，すなわち日切影響につ

L 、ても今後検討する必廷がある J

6) ド J 10% 部:i)-IE縮した;えの試片の回復量を iiid定し， Fig. 2 , 3 , 4 , 5 , 6ι図示するとともに，そ

のi結%を Table 17 に示すが，布HI方向が、最小で-15 皮万向が最大であった。さらに圧縮率を思にする場

合のß.:TD回復量を求める必要があるが，このような[l1[復量の大小は庄fäi1J!1工材の仕上げ寸法を予定する均

合;こ重要な問題であると思う J

7) 現場施工の場合は種々の材質，形状，寸法を有する力日圧材料が考えられるが，その試みのーっとし

て同種材の柱状試，寸で 10% 部分圧縮をおこない，その結果を Table 21 , 22 に示すコ今後さらにローラ

力n庄，スタンプ式加圧による応力一歪曲線をゴとめたい J

8) 受庄面の破壊形態や木口語M国における割裂般壊形態を Phot. 2, 4 に示すごとくに木口端函附近に

おける訓裂破姿現象は接子の位置や持容1吉、力の決定に関!系する問題であるばかりでなく，音G庁圧縮の変形

特性を考察する場合の重要なてがかりとなると思う この現象が起きたときの荷重および受形量を Table

19 , 20 に示す0

9) jJ~庄縮と部分足利~のi:b安倹討を斤うため， 3x3x3cm:J 試片による悦庄縮~ÎS力一歪曲線を Fig.7

に示すが， [制えの様相および1慢性皮形がかなり iiEんだ省時tの尽力と歪の関係がかなりちがっていることが

わかる c また， 3x3x3cm九試片による i場制値と 3x3x15 cm認の部分圧縮試験の結果とを比較し Table

23 に示すが，比例浪歪以外の諸量はL 、ずれも部íf圧縮の場合が大きしとくに 45 度方向の増大はし、ちじ

るしし、。

以上で要利を絞るが，古ií分庄縮による荷重条件は現場で非常に多くみられる場合であり，とくに長大材

が不足し，木材の接手効率の上昇や集成材の圧締処却が問題になっている現状でY土，このような条件にお

ける底力と歪の関係を求めることは;重要な課題であると考えるけしかし，この場合の[G;力分布はきわめて

惚制であるとともに，木村4寺有の5'~万性il1J題も i渇述してくるのでその解明は困雌な問題であると思うじ今

後さらに|焚圧縮試験と比絞しつつ， j立J極，形状，寸法を笠えるとともに ， /k分影響，筒書記性諮，日切れ影

響等を検討したい。

参考文献

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Ry�abur� Yλ)[AT: Stress-Strain Cu1'ves of W ood. (Report 2)

Stress-Strain Curves for Partial Compression Perpendicular to Grain

(SchweIlend1'uck). (1)

R駸um�

This paper presents mainly the characteristics of stressもtrain curves for

the campression perpendicular to grain test in which the load is applied through

an iron plate covering but a portion of the surfac己 as shown in Fig. 1. Owing

to the unpredictable influenc己 of the restraint exerted by the fibε1's nea1' the

ma1'gins of the bea1'ing plate , in addition to comp1'essive stress p1'oper, the

sp巴cimen is subjected to combined stresses, and hence the stress-strain relations

may h~ affected by the size of bearing plate alld the dimensions of specimen.

An appreciation of these results is useful in de1'ivin:; safe 、W"orking stresses

in compression perpendicular to grain, for computing the bearing area for beams ,

st1'inge1's and joists, and in comparing species fo1' railroad ties and other uses

in wrlﾏch this property is im;:lOrtant.

The species of test material was the same “ Yezomatsu" (Picea jezoensis

Cllm.) as that used in tec;ting in repJrt 1 , and it's 1'elated p1'operties a1'e

reprεsented in Tablョ1. The dimem:,ions and the orientation of annud rings to

the loading direction of specimens belonging to each group ar� represented in

Table 2. The machine was the Amsler 4,000 kg hydraulic hand-power universal

testing machine, and the speed of Joading beyond the proportional limit was

controIled at a uniform rate of stressing. The capacity at test , the increment

of load and the average speed of loading are represented in Tabﾏe 3. The

compressive deformation to the depth of specimen was measured by a dial

gauge (1/100 mm UIlit) set up to the machine head as snown in Phot. 1. The

temperature and relative humidity at test are represented in Table 4. The

results obtained f1'om the tests a1'e summarized as follows:

-134 ー 林業試験場研究報告第 78 号

1) The typical curves on cIear specimens b己longing to each group are

shown in Fig. 2, 3, 4, 5 and 6, respective1y. The general types of curves may

b2 not appreciably affected by the shapes and t:1e dimensionョ of specimens, but

be affected by the orientation of the arU1ual rings to the di1'ection of loading

(α). Although there appea1's to b:= no weII-definite difference in the shapes of

curves when t;le rings are paraIIel (向。ーtangential) and perpendicular (α判。z

radial) 1'espectively to the direction of the applied load, the mode of t1'ansition,

from the elastic stage to the plastic stage, of the latter curve is more sharp in

contrast to the former one. 1n othe1' words the yield point for the latter is

recognized somewhat, but the yield poind fo1' the fo1'mer is hardly recognized.

When the rings are at an angle of 450 (α品。) to the direction of loading, the

mode of transition is vl靡y gradual , in consεquence ， the yield point is more

ha1'dly recognized as shown in the each figure. 1n these tests , moreover, a

true ultimate or maximmn strength was not recognized.

2) Table 10 represents , for th1'ee different loading directions , data on

specimens tested to determine the effect of length (L) on the stress喝train

relations. Sp2cimens are 3 x 3 cm2 in cross section and of different length~ ，

and the loaded a1'εa is 3 x 3 cm" as shown in Table 2. At the case of α)0 0 ， the

values listed do not S:10W significant differences with the increase of lêngth,

except l11u ・ At the case of αL) O ， the values listed incr♀ase somewhat , but the

marked differenccs are not founded. At the case of α'15 0 ， aII values listed

increase considerably wif1 the increase of length.

3) Table 11 represents, for three differεnt loading directions, data on speciｭ

mens Itested to determine the effect of depth (D) on the st1'essもtrain relations.

The modulus of elasticity (E) at the case of 4 cm depth is higher than the E at

the case of 2~cm depth. Table 12, 13 and 14 rep1'esent, for three different loadin，口1directions, that the compressive deformation for a given load is greater with

the increase of depth. Bui the deformation is not proportional to the depth.

At the test which tlle depth was increased from 2 cm to 4 cm , the deformation

was about 1.5 times as great in the elastic region.

4) Table 15 represents, fo1' three different loading directions, data on

specimens tested to cﾌ1eck the effect of the similarity on the st1'e時喝train relations.

The dimensions and the loaded area of specimens bεlonging to each group are

1'eprE::sented in Table 2. It seems that the stress-straﾌn relations do not appre・

ciably vary. But it is necessary to inveは igate the question sti1Imore. Table 12,

13 and 14, moreover, that the compressive deformation for a given load is

greater with the increase of depth, but the strain at the same st1'esses is nearly

equal in the elastic region.

5) Table 16 repr邸ents that the stress-st1'ain relations are affected by the

orientation of the annual rings to the direction of loading. At the case of α品。，

the marked 10we1' values a1'e obtained. The values of σp and E at the case of

木材の I吉、力一歪曲線 (第 2 報) (山弁〉 -135 ー

α9U O are greater than that at the case of 向。. These results are of practical

importance in timber design and use.

6) Fig. 7 shows the typical curves, for three dit王erent loading directions,

o btainec1 when the plate covered the entire surface of specimen, 3 x 3 x 3 cm3, and the results are compared with the results of specimens belonging to Group

1. The values listed of the latter is remarkably higher than that of the former

as shown in Table 23.

7) Phot. 2 and 4 show the manner of failure after about 10% compression.

It is of interest that a splitting rupt町e is founded at the neighbourhood of

cross sections of specimens belonging to Group H and Group Ill. The stress

and the strain measured when such a phenomεnon occured are recorc1ed in Table

19 and 20. Phot. 3 shows the manner of failure on the loaded surface of

specimen compressed through a woodεn plate. The stress-strain relations are

pepresented in Table 21 and 22.

8) The recovery of deformation of specimen subjected to about 10 %

compression is shown in Fig. 2, 3, 4, 5, 6, 7 and Table 17. But the specimens

belonging to Group V were subjected to about 5% compression. The recovery

represented in Table 17 is the c1ifference betweεn the final compressive deforｭ

mation and the permanent set after two weeks , and the value is represented

by the percentage to the original depth of specimen. The gratest recovery is

recorded at the case of α品。.

一一 136 ー 7休業試験場研究報行務 78 号

附 表

Appendix Table 1 to 16.

Mark ,t'l: 質 Properties

b ロ1m 平均年輪 巾 Width of annual rings

S 。?'Ó 秋 材 率 Summer wood p巴rceロt

a; degree 年 市街 傾 角 Angle of annual rings to loading axis

a mm 平均年倫欠高 Original sagitta of annual rings

τ" g/cm' 試験日寺 比重 Specific gravity at test

RI" g!cm" :'ﾎ': 乾 上ヒ 重 Specific gravity, oven dry

u の，/0ノ 合 水 三事 Moisture content

<r ]J kg/cm'1 比例u [浪底力 Stress at proportional limit

Cp 。//。 上じ 例 限 歪 Strain at proportional limit

E kg/cm" 弾 性 係 数 乱10dulus of elasticity

Wp kg同cm/cm:1 比例限比仕事量 1司Tork to proportional limit

σ '1 kg/cm" 降伏点 f古、 )J Stress at yield poir,t

E!J 。/ノυ F年 伏 占 ffi Strain at yield point

E'I kg/cm2 σ .II íE グ σμIc .'l

σ1.5 kgjcm'] 1. 5% 歪にねげる底力 Stress at 1.5% strain

σ ョ kg/cm" 39,b ~歪における尽力 Stress at 3% strain

σ1 kg/cm2 5% 歪における尽力 Stress at 5% strain

σ1'1 kg/cm'] 10% 否における応:力 Stress at 109~ strain

L" kg/cm2/Min 平均荷重速度 Average loading speed

LI kg 荷重 の 主IJ み Load increm巴nt

T 'C 試験時温 度 Temperature at test

H 。?'Ó 試験 l守混 皮 Relative hllmidity at test

* Eも}二 Weight when ove口 dryfVolume 呂t test

斗刊誌δ同社川

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(E半〉

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(3x3 x 15 cm:l R日日Its on specimens b色longi r:必 to Croup 1-1. T ;,ble 1.

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Conditions

いい時「30 30

出品、〕

Stress-strai n relations

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山川|山~I kg川 M21仙川inI 2ヲ 7 I 35.8 44.3 6.5

31 ・ 1 36.0 46.0 6.7

35.3 41.5 6.7

L"

(3x3x15 cm' Results on specimens b巴longing to Group 1 -2.

σ3

0.0952

0.1230

1460

1560

1. 14

1. 23

Table 2.

S

II

12

86 24.6 30 2ヲ .60.1440 1390 1.44 20.0 10

86 24.5 30 6.7 45.0 35.6 30.4 0.1427 1420 1.42 20.1

90 24.5 30 6.7 45.7 36.2 30.7 0.1340 1190 1.34 20.0

86 24.5 30 6.7 45. 白36.0 30.5 0.1245 1620 1.24 20.1

90 24.5 30 6.7 46.8 37.6 32.0 0.1230 1630 1.23 20.0

0.338 16.2 I

0.322 I 16.1

0.331 I 16.0 i

0.344 I 16.2 :

12

り

0.373 i

0.3臼3 I

10

必刊誌必

86 24.5 30 6.7 15.7 30.3 30.9 0.1330 !J 10 1.33 20.0

90 24.5 30 6.7 45.3 34.9 29.9 0.128白1570 1.28 20.1

86 21.1 30 6.6 15.3 31.9 30.0 0.0910 1530 1.09 16.7

85 21.3 30 6.7 51.2 40.7 31.7 0.1490 1830 1.28 23.3

85 21.3 30 6.7 48.8 38.6 32.9 0.1619 1680 1.39 23.3

21.3 30 6.7 49.9 39.7 33.8 0.1573 1730 1.35 23.3 85

86

86

21.4

24.3

30

30

47 11

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0.338 I 16.4 I

0.334 I 16.0 I

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9

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52 日3.7 13

39

41

10

11

3.5

3.2

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(4x 2x 10 cm~ Results on specimens belonging to Group V-1.

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27.5 30.0 25.0 35.2 32.5

30.1

g/cm3

0.330 I 16.5 0.342 I 16.5 0.314 1 16.5 0.322 I 16.5 0.342 I 16.7

0.328 I 16.4 0.321 I 16.7 0.322 I 16.6 0.337 I 16.7 0.340 I 16.5

0.343 I 16.2

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%

Related properties

1 de;ree 1 ~ degree I m m g/cm3

2 I 2.1 3 I 2.0 1 I 2.0 1 I 2.4 6 1 3.3

2 I 2.5 o 1 2.1 o 1 2.1 3 I 0.9 6 I 2.0

o I 2.0

Eも}

Table 13.

0.385 0.399 0.378 0.375 0.400

0.382 0.374 0.376 0.394 0.397

0.398

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Results on specimens belonging to Group V --2.

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28.2 29.5 26.1 28.2 31.5

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0.1612 0.1375 0.1236 0.1131 0.1237

0.1500 0.1170 0.1030 0.0985 0.1313

0.1425

1940 2280 2010 2200 2010

2080 2160 1910 2030 2390

2200

Table 14.

S b No.

1.29 1. 10 1. 10 1. 14 1.10

1.20 1.04 1.03 0.99 1. 05

1. 14

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Resalts on specimens belonging to Group V -3. Table 15.

(Eヰ)

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Rεs"lts ()ηspecimens compres.'ed through a wooden plate.

Stress.strain r巴lations

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0.919 I 3270 I 0.1383 払 2 I 肌 1 I 九 4 I 6.7

0.902 I 2950 0.12∞札o I 55.8 1 71.:" I 6.1

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Table 16.

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Relat巴d propertics

r" S No.