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先日、木造のカーポートの確認申請をしました。 施工はDIYで行います。一級建築士は知識はあっても腕はない、だけど、確認申請の施工者の欄は「直営」と記入しました。 今まで、現場監理はたくさんしてきたので工程は理解してます。 まずは、現場の整地を行います。 現場には庭石や木があるので、撤去と伐採の日々です。石といっても５～７ｔの巨石が３個あるので、クレーンに来てもらいました。 大きなモチノキは伐採、幹が直径30cmあったので、彫刻の木地として彫刻師さんに引き取ってもらいました。他の木は廃棄処分やキャンプの薪として使える木は保管しておきます。
これから、しっかりと高さと位置がわかるように水盛遣り方を行います。
大事なのは矩（かね）振りです。矩とは直角のことで水平方向の基準です。DIYでは苦労する事の一つだと思います。 もう一つは垂直方向の高さです。鋤取りをする前にあらかじめざっくりの高さを決めています。今回はお隣のコンクリートブロックが水平なので基準とさせてもらいました。 高さは屋内用のレーザー墨出し器があるので薄暗い時間に、矩はアナログな巻き尺で柱や基礎の位置を決めていきます。 そのあとは、砕石を搬入し不陸調整と転圧を行っていきます。
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荷重を架けての実験 ５
 試験体用の柱、頬杖、９㎜ラワン合板はボロボロになっちゃいました。 肥料の崩れた奥にいるのはママです。倒れた肥料とシャッターの間に挟まれました。やばい！ 手前のオレンジ色の肥料をどかしてママを救出して、怪我無く無事でした。 ２ｔもの肥料が倒れたので、ヒヤッとしましたが、肥料が柔らかいのとシャッターにクッション性があったことで助かりました。 結果は良かったのですが、試験方法の改善が必要です。 肥料を乗せるための板として9㎜の合板を使用していたのには、試験体の強度に影響しないように使用していました。 考えないと．．．．。 今日は3体目も準備しています．．．．。実行取り止め。撤収しました。
荷重を架けての実験 その３ 前回の２体目の試験体の端部を修理し、実験します。 結果は失敗です。
前回、破断した際に端部のみが破断したのが原因で、端部のみ修理すれば本体は使えると思っていたのですが、大間違いでした。 たわみ量が１段積むごとに１㎜程度と前回よりもたわむのです。（なんかおかしい．．．。） 見た目ではわかりませんが、おそらく、端部付近に接合部が緩んでいる部位あるはずです。 子供がいないので８段積んだ状態でくたびれたので休憩していたら、バシッと破断音！ 8段（1.44トンの肥料）を積み終わってから、５分程度の時間差で破断しました。 今までは積んでいる途中でバシッと破断していたので違和感があります。 分解して検証したいと思います。 改良した試験体を再度作成し、実験することにします。 荷重をかけての実験 その２２回目のラチス梁の積載実験をしました。 試験体は２体です。 １．接合部をビスと接着剤の併用したもの ２．接合部を凸凹に加工して接着面積を増加させたもの 実験方法は基本的には前回と同じく肥料袋を重りに使います。ただ、いろいろと改善しました。 一例ですが、肥料を積み上げ、高くなるにつれ大変なので、無駄に長かった柱を短くしました。 まず、１体目です。 6段積んだ時点で、パキッと前回と同じく端部が破断しているのですが、前回とは違い圧縮材の変形が原因なのかもしれません。 ただ、たわみ量は許容範囲内なので実験継続します。
次は、２体目です。 結果は9段目でバキッと両端で聞こえました。教科書とおりの変形です。 端部の縦材と端部の圧縮材がずれていました。
凸凹加工の接着力が実感できたので、この接合方法を基本に設計をやり直して、再度実験をしてみたいと思います。
ラチス梁の接合部の改良前回の実験で接合部の強度不足に問題があることが分かったので、改良した接合方法のラチス梁を製作します。 改良点は大きくは２点です。 １．ラチス梁を構成する斜材（上下弦材以外）を天地逆にして、端部の斜材にかかる引張力を軽減 ２．引張材の接着面の改良 １は文字のとおりなのですが、ラチス梁の部材それぞれの圧縮と引張の応力を計算し、引張材の応力が軽減できるように変更します。計算の答えは、両端の斜材に圧縮力を負担させるように変更することでした。そうすることで最大の引張力を負担する斜材の応力は15％程度は軽減できそうです。（若干、計算に不安があるのですが．．．．ｗ） ２は接合部の接着面の改良です。前回の実験で引張材の接合部が壊れたので改良します。改良案は２案作成しました。
子供が休みの日に手伝ってもらい、荷重をかけた実験をしたいと思います。
早くしないと荷重用の肥料を肥料として使うことになります。2tもの荷重をかけるための物はなかなか用意できないので急がなければなりません。 接合部強度 昨年の11月中旬から放置していた木製ラチス梁の試験をしました。 現時点では、主に接合部強度が試験のターゲットになります。  資金があれば試験場などに持ち込み試験したいところですが、そうもいかないので肥料を重りに使います。1袋20kgの物を110袋(2.2t）を用意しました。 3.2mの長さの梁に9列11段を積めば多雪地域の1mの積雪荷重と同等になります。 結果は、6段を積み終える瞬間に、バシッ！バシッ！と２回の破断音！ どこどこ？？っと、慌てて破断部を探します。近くに寄ってみて両端部だとわかりました。 試験体は2種類あり、三角の補強材を足しているものと無いものです。 どちらも破断は6段目の積み終わりで発生しました。 補強なしのものは、両端の柱際上部の接合部でほぼ同時に破断しました。 補強ありのものは、同じく両端の第1関節の下部接合部でほぼ同時に破断しました。 主な破断の理由は接着面の木割れです。少しずつ割れた形状は違いますが、木目に沿って剥がれたり、割れたりしています。 接着面の木の繊維方向に気を遣えば、もう少し粘れたと思います。結果から見れば予想がついた話なのですが、製作しているときは気づきませんでした。 たわみ この試験ではもう一つターゲットがあります。梁中央部のたわみです。 荷重無しから破断までの計測をしています。普通の木の桁梁なら1/150なので21㎜までは試験するといいのですが、不安なので、15㎜までしかたわまない様にストッパー（木を積んでいるだけｗ）を設けます。15㎜たわめば試験は終了です。 結果的には1段で1.2㎜のペースでたわんでいきました。最終、破断した後でもストッパーまでたわむことはありませんでした。 11段積んだらどれだけたわむのか不明なままです。 改良点
１．接着面積のUP ２．木目の方向を考慮する ３．ビスを併用する方向で検討する ４．ラチス材の本数を検討する 番外．試験用の架台が貧弱ｗ 柱に短い頬杖しかつけておらず肥料袋を積み上げていく最中に揺れますｗ ラチス梁のモックアップ再製作 前回のラチス梁のモックアップ製作の反省点を考慮して、再度、モックアップを製作しました。  厚紙で現寸型紙を製作しました。 切断、切断後の両面チェックに役に立ちます。 切断後の精度は0～0.3㎜程度かと思います。 上弦材と下弦材の反りがかなりある材料です。横方向に1/150、上下方向に1/200程度の反りがあります。 反りのある材料同士を上弦材と下弦材に使うのですが、幅止め枠を作り挟み込みました。これでかなり反りは抑え込めました。あと少しの反りはすでに出来上がっているモックアップを使い補正します。 組み上げてしまえば、固定されてしまします。 前回の物とは格段に精度向上しました。追求すれば、もっと精度を上げるための方策はありますが、このモックアップは試験体でもあるので、実際にカーポートとして組み立てる時の精度程度と考えると、この程度かと思います。前回はすき間だらけだったので接着不良が心配でしたが、今回は十分に接着しているようです。 逆に組み上げるのに最後のピースはぎちぎちで木づちを使いました。 黄色い線に見えるのは水糸です。反りを補正するためのしるしです。
このまま、一晩の養生をして、再度チェックしてみます。はみ出た接着剤はカッターで切除します。 実物大模型（モックアップ）の製作 地場産杉の6ｘ6ｘ400(㎝)と4.5x6x400を仕入れてきました。 プレカットの工場の機械では細すぎて加工ができないそうなので、ＤＩＹで頑張りますｗ さらに、作業場がないので車庫で製作します。 とりあえず、マキタのスライド丸ノコを購入したので、なんとかなると思います。 接合部のプランは何通りかあるのですが、一番シンプルなものから始めます！ 材料に印をつけて、ざくざく切断していきます。  切断作業が終わり、並べてみました。すでに出来た感がしたのですが、精度が悪く、両端部の斜材が短いのです。また、45度カットした断面が微妙に並行ではありません。ざくざく切断している場合ではなかったのです。 なんとなく、いい感じなので、短い端部の斜材は新たに作り直して、接着することにしてみました。  接着剤は屋外使用可能の木工用接着剤 タイトボンド アルティメット この接着剤は１C㎡あたり200kg以上の接着強度を有するとのことです。 また、耐水性があり、少々の水では強度劣化がないらしい。 ただし、この強度を有効に接合面ごとに伝えるためには、精度と接着面の強度と乾燥までの圧力が必要になります。 そのことも含めモックアップを作り、検証の必要があります。 接着のパターンとしては４つのパターンを試したいのですが、①では不安がおおきいので、②を試してみます。ちなみに、③と④の違いはデザインの違いもありますが、接着面積と木目方向の違いがあります。 オープンタイム オープンタイムとは接着剤や塗料などの材料を塗布してから次の行程に入るまでの時間を言います。 速乾なのは知っていたのですが、オープンタイムが短い！ 感覚では10分も無い感じです。 完全な強度発生は一晩はですが、接着面を合わせるのは５分程度で行う必要がありそうです。 上弦材と下弦材に接着剤を塗布していたら、最初に塗布した部分の表面が乾燥していたのには驚きました。 接着が何とか完了したのですが、やはり切断精度に誤差があり、至る所にすき間が生じてしまいました。また、上弦材と下弦材にも若干の反りとねじれがあり組立順序の改良と固定具などの使用が必要かな。  接着面積の不足や精度の低さで不安いっぱいですが、一応、モックアップが完成しました。
一晩おいて、60kgの体重を掛けてみましたが、まったくたわむことがありませんでした。 しかし、このままではダメなので、同じものを造り直します。次は今回の反省を生かして製作過程を見直します。 ① 厚紙で現寸型紙を作る（本当は現寸型板の方がいいとは思います。） ② スライド丸ノコの垂直精度や材料の反り方向などを確認する ③ 接着するまでに仮組みして、ある程度固定し、分割して接着作業を行う ④ 上弦材と下弦材の外側から接着面を圧迫するようにビスで押さえる ⑤ すき間は生じると仮定し、おが屑と接着剤を混ぜたものを充填するか、ひどい場合は部材を取り換える ⑥ 接着面の圧迫用のビス穴を接着前に先開けする 他にも横向きで組み立てるほうが良いかも？レベルの精度は？などいろいろありますが、一足飛びにはうまく出来なさそうですｗ ちなみに、ツーバイフォーのラチス梁の工場では横向きに製作します。もし、横向きで製作するなら16人掛けのテーブルのような作業台が必要になるのでDIYではきびしそうですが、次の次ぐらいに考えます。 日本の山は天然林が6割、人工林が4割と言われています。特に、戦後の日本では育生が早い杉を推奨していたらしく、人工林の4割が杉、3割がヒノキ、その他が3割です。 杉は育生が早いぶん柔らかい木材で、横架材（横向きに使う部材で木目に対して垂直に荷重が加わる材料、梁や桁など）には不向きです。使えないわけではないのですが、他の樹種に比べると太くなってしまうのです。さらに、国産材よりも安い木材が大量に輸入されているため、国内の林業が衰退し、放置される杉の人工林が増えています。 以前から官公庁が地場産木材の活用で学校や庁舎などの公共施設を木造化や木質化したり、近年には、民間事業系建物にも活用した事例も増えてきました。しかし、強度や耐候性などの特性の違いにより、スギよりもヒノキの需要が高いので、人工林の杉は切り出されず、手つかずになりがちです。 唐突ですが、建築士として、地場産スギを活用したいと以前から考えていました。実践するのに、条件をいくつか設定しました。 ① 簡易的な建物で普及率が高いもの ② ＤＩＹでも作れる規模 そこで、家庭用のカーポートにすることにしました。一般的にカーポートはアルミやスチールの物が主流なので、木造にすればメリットは多いはずです。  5台分の車庫です。構造材をスギ材で構成し、かつ、建て方でクレーン等の重機を使わず組み立てられるように設計しようと思います。 屋根は折板葺き、水平力には鋼製ブレースを活用したシンプルなイメージで計画しています。もちろん、外壁を張ることも出来ます。 ＤＩＹに相性がいいスギ材 ＤＩＹで建物を造るのはかなりの上級者でも困難です。その中でも構造部材の加工や組み立てでは、なかなか苦労します。例えば、代表的なのが横架材にベイマツなどの強度の高い木材にドリルで穴開けを行う際に、インパクトドライバーでは斜めに穴が開いたり、ビスを揉み込んだらビスが折れたりします。 その点、他の構造用木材に比べてスギ材は柔らかく、軽く、比較的に加工がしやすいのです。 人力のみで建て方 建て方は柱を立て、梁を組み合わせて、構造を作り上げていく作業です。通常の木造なら柱は人力で建てられますが、梁はクレーンを利用します。このカーポートはアルミで組むみたいに人力で梁を持ち上げて組立てたいと考えています。 この設計では屋根を梁が支えるので、積雪荷重（1m以上の多雪区域の量を想定）は屋根から梁にかかります。普通のスギの梁ならば、ヤング係数にもよるが、105x320が必要で、スパン3.2mなら42kgになります。2人で持ち上げられますが、脚立や足場で持ち上げるのは危険な重量ですし、人数が必要になります。 そこで、梁はラチス梁を採用します。ラチス梁なら通常の梁の１/３の重量となるように設計できるはずです。この重量なら容易に人力で持ち上げられます。 ラチス梁の組み立て
木造のトラス梁やラチス梁の組み立ての主流はツーバイフォー材をネイルプレート接合するものです。とてもシンプルで理にかなったものですが、接合部が隠れる場所や屋内使用には適していますが、この設計には不向きです。 今回はツーバイフォー材ではなく、地場産杉の在来工法で利用される木材でラチスを構成します。ラチス架構の接合部は屋外用接着材とビスで強度を確保できないものかと考えています。そこで、実物大模型を造り実験します。 |
