\documentclass[a4j,11pt,twocolumn]{jsarticle}  % 2段組
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%          \setlength{\topmargin}{-20mm} %上マージン
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%          \setlength{\evensidemargin}{-5mm} %右マージン
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\title{\large\bf CLTを用いた床版の剛性評価}
\author{
環境構造工学講座 & 7513740 & 藤田　智郁\\
　 & 指導教員 & 後藤　文彦}
\begin{document}
\maketitle



\section{はじめに}
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CLT（直交集成材：Cross Laminated Timber）は，木材の繊維方向を直交させ積層接着した木質材料である．CLTは軽量であり，スギCLTであれば単位重量は約$4 \mathrm{kN/m^3}$とコンクリートの約1/6程度である．そのため，他の建設材料に比べ輸送面，施工面に優れている．つまり，CLTを床版に利用することにより，輸送でのコストや施工でのコストを削減することができる．また，建築分野で普及が進んでいるCLTは，強軸，弱軸の2方向に，一定の曲げ剛性を有するので，軽量で疲労しにくいといった木材の長所を活かして橋梁の床版への利用にも期待されている．本研究では，CLTを1層や8層の異方性板の積層でモデル化して有限要素解析し，静的載荷試験や破壊試験の結果と比較し剛性の評価方法を考察する． 
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\section{CLTの構成}

CLTは{\bf 図-\ref{model}}に示すように，平行プライと直交プライの構成によって材料の長さ方向と幅方向の剛性をコントロール出来る．実験で利用した，長さ（$x方向$）4000mm，幅（$z方向$）2000mm，厚さ（$y方向$）240mmのスギCLT（8層）についてFEM解析をする．

また，ヤング率$E$，ポアソン比$\nu$，せん断補正係数$G$は以下のように設定した．

\begin{itemize}
 \item $E_z=3.5$GPa, $E_x=1.7$GPa, $E_y=0.2$GPa
 \item $\nu_{xy}=\nu_{xz}=0.4 × \dfrac{{E_{x}}}{{E_{z}}}=0.4 × \dfrac{1.7}{3.5}\approx 0.194$, $\nu_{yx}=\nu_{yz}=0.4 × \dfrac{E_{y}}{{E_{z}}}=0.4 × \dfrac{0.2}{3.5}\approx 0.0229$, $\nu_{zx}=\nu_{zy}=0.4$
 \item $G_{xy}=G_{yz}=G_{zx}=\dfrac{E_{z}}{15}=\dfrac{5}{15}\approx 0.33$GPa
\end{itemize}

 \begin{figure}[h]
  \begin{center}
   \includegraphics[width=80mm]{model.eps}
   \vspace{-5mm}
   \caption{CLTの構成}
   \label{model}
  \end{center}
\end{figure}

\section{salomeとCalculixの比較}
今回の中間発表では，CLTの静的載荷試験をsalome（海老名さんが解析）とでほぼ同じ条件で再現して，比較していく．ちなみに，実験の中央変位は，輪荷重走行試験前が1.990mm，試験後が2.005mmとなっている．

\subsection{1層モデルでの比較}

{\bf 表-\ref{1sou}} は，8層あるCLTを1層にしてといたsalomeとCalculixでの比較である．輪荷重走行試験前と試験後のそれぞれの相対誤差は，{\bf 表-\ref{1sougo}}の通りである．


\begin{table}[H]
 \begin{center}
        \caption{1層モデルの比較} 
        \label{1sou}
 \begin{tabular}{|c|c|c|} %cはセンタリング,左寄せだったらl,右寄せだったらr
  \hline
  使用ソフト & 拘束条件 & 変位(mm) \\
  \hline
  salome（一次要素） & 全面 & 1.804 \\
  \hline
  salome（二次要素） & 半面 & 1.938\\ 
  \hline
  Calculix & 全面 & 2.052015 \\ 
  \hline
  Calculix & 半面 & 2.141908 \\ 
  \hline
 \end{tabular}
\end{center}
\end{table}

\begin{table}[H]
 \begin{center}
        \caption{1層モデルの実験値との相対誤差} 
        \label{1sougo}
 \begin{tabular}{|c|c|c|} %cはセンタリング,左寄せだったらl,右寄せだったらr
  \hline
  使用ソフト & 試験前(\%) & 試験後(\%) \\
  \hline
  salome（一次要素） & 9.35 & 10.02 \\
  \hline
  salome（二次要素） & 2.61 & 3.34 \\ 
  \hline
  Calculix & 3.12 & 2.34 \\ 
  \hline
  Calculix & 7.64 & 6.83 \\ 
  \hline
 \end{tabular}
\end{center}
\end{table}


\subsection{8層モデルでの比較}

{\bf 表-\ref{8sou}} は，8層あるCLTをといたsalomeとCalculixでの比較である．輪荷重走行試験前と試験後のそれぞれの相対誤差は，{\bf 表-\ref{8sougo}}の通りである．

\begin{table}[H]
 \begin{center}
        \caption{8層モデルの比較} 
        \label{8sou}
 \begin{tabular}{|c|c|c|} %cはセンタリング,左寄せだったらl,右寄せだったらr
  \hline
  使用ソフト & 拘束条件 & 変位(mm) \\
  \hline
  salome（一次要素） & 全面 & 3.012 \\
  \hline
  salome（二次要素） & 半面 & 3.329 \\ 
  \hline
  Calculix & 全面 & 2.281082 \\ 
  \hline
  Calculix & 半面 & 2.336020 \\ 
  \hline
 \end{tabular}
\end{center}
\end{table}

\begin{table}[H]
 \begin{center}
        \caption{8層モデルの実験値との相対誤差} 
        \label{8sougo}
 \begin{tabular}{|c|c|c|} %cはセンタリング,左寄せだったらl,右寄せだったらr
  \hline
  使用ソフト & 試験前(\%) & 試験後(\%) \\
  \hline
  salome（一次要素） & 51.36 & 50.22 \\
  \hline
  salome（二次要素） & 67.29 & 66.03 \\ 
  \hline
  Calculix & 14.62 & 13.77 \\ 
  \hline
  Calculix & 17.39 & 16.51 \\ 
  \hline
 \end{tabular}
\end{center}
\end{table}

\section{まとめ}



 \begin{figure}[h]
  \begin{center}
   \includegraphics[width=70mm]{fg.eps}
   \vspace{-5mm}
   \caption{フィンガージョイントでの破壊}
   \label{fg}
  \end{center}
\end{figure}
%
有限要素解析ソフトのsalomeとCalculixの2つでモデルを作成し，実験値と比較してみた．今回の解析では，通常は8層あるモデルを1層で表現したものと，8層で表現したものの2つを解析した．そして，解析した結果1層モデルでの方が相対誤差が小さくなるという結果が出た．8層で有限要素解析をすると，誤差が大きくなるという結果となった．

特にsalomeでの解析結果は誤差が大きくなり，Calculixでの解析のほうが精度が高い結果となった．

今後の課題としては，通常は8層モデルで解析しなければ，本物と比較できないと考えるので，8層モデルで誤差が大きくなった原因を考える．また，現在は弾性材として解析しているので，破壊を表現することが出来ない．そのため，弾塑性材として解析し，CLTの破壊を表現できることを目指す．




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%{\bf 図-\ref{fg}}
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\begin{thebibliography}{9}
\bibitem{dontokoi1}佐々木貴信 ほか：橋梁用床版用途としてのCLTの性能評価，2016.
\bibitem{dontokoi2}秋田県立大学　木材高度加工研究所　ほか：CLT床版輪荷重載荷試験へ向けて，2016.
\bibitem{dontokoi3}木材活用事典編集委員会：木材活用事典，産業調査会事典出版センター，1994.

\end{thebibliography}
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\end{document}
