平成12年度研究報告大分県産業科学技術センター木製家具（椅子）に用いられる各種接合法の調査一強度特性について一山本幸雄日田産業工芸試験所 Strength Properties of WoodenJoints System Used for Furniture Yukio YAHAHOTO HitaIndustrialArt Research Division 要旨机，椅子など木製家具の製造は，日田の主要な産業の一つである．その中でも特に椅子は様々な使われ方をするため，十分な安全性（強度）が要求される．そこで本研究では，接合部の強度特性についてスギおよびナラを用い調査した，その結果，モーメント試験においては，スギ，ナラともほその寸法と最大モーメントの間に関係があることが分かった． 1 はじめに 2 実験木製家具の製造・販売は，日田の主な産業の一つで 2．1供試材ある．その内訳は，応接室用テーブル，ソファー，机，供試材には，大分県産スギ，ナラを用いた。スギに椅子などが中心である。特に椅子は人が腰掛けたり，ついては，厚さ60または100mm，幅300mm，長さ踏み台代わりに使われるなど使い方はさまざまであり，その性質上十分な安全性（強度）が要求される．椅子 900mmの三面無節材から，接線方向40mmク半径方向40mm，繊維方向900mmの角材を84本，ナラにの強度性能を考えると，最も破壊しやすいところは各ついては厚さ35皿m，長さ2000mmのダラ挽きした部材の接合部であり，接合部強度を十分考慮した設計板から，接線方向40m恥半径方向30mm，繊維方向をしなくてはならない．ところが，現状では，デザイ（長さ）900m皿の角材を41本採取した．ン性を基に設計が進められ，強度という観点からはあその後スギ，ナラと引こ縦振動法によりヤング率をまり検討されていない．測定し，ヤング率の高い順に，スギについては4本冒そこで，本研究では，強度的に過剰でも過小でもなから10本おきに8本を，ナラについては5本日からい最適な設計をするための重要な資料となる，接合部 10本おきに4本を曲げ試験に供した．曲げ試験は3 点荷重で，スパン800mm，荷重速度5m皿血inでおの強度特性について調査することを目標とし研究を進めた。 Table．1ほぞの寸法樹種条件長（m皿）高（m皿）幅（m皿う1 2 スギ 4 F; 4 −114− 40．0 如．0 40．0 30。0 30．2 30。0 40，0 30．三 30．0 20．0 30．0 30．2 40．0 30。2 20−0 30．0 30．2 30，2 30．0 30．0 20．3 40．0 40．0 13，8 30．0 30．0 13．8 平成12年度研究報告大分県産業科学技術センタ仙こなった． 2。2中一引張試験ついでタスギ，ナラともに残りの長さ900mmの材で字型試験片を治具を用いて試験機に取り付けカタを300mmに切断し，縦振動法によりヤング率を測定ロスヘッドを5mm／m主nで移動させ〉荷重を加えた。した．そして，ヤング係数の分布の型が同じになりか 2。2。2 モ00メント試験つ試験体数が弓ほ長試験，モーメント試験，せん断試験で字型試験片を治具を用いて試験機に取り付け，クで1：2：1になるようにした。ロスヘッドを5皿m／血nで移動させク荷重を加えた。 2．1接合部の製作 2。2．3 せん断試験ほぞの寸法はTablelに示すとおりで，スギは7条試験片を試験機に取り付けユタロスヘッドを件，ナラは4条件とした．ほぞはほぞ穴よりも高さ方 3mm／皿inで移動させ，荷重を加えた．向で0．1mm大きく，幅方向で0．1皿m小さくした． 2。2 接合部の貢式験 3 結果接合部の試験には，インストロン社製荷重試験機 5568（最大荷重50kN）を用い，変位は東京測器製変 3。1供書式材試験に用いた900mmのスギは朗本，含水率は9．0％，位計CD王）・100（最大変位100mm）またはC工）P・5（最大変密度は0．3鶴／cm3，ナラは41本夕含水率は8。9％，密位5mm）を用い測定した。引張試験，モーメント言式験，度は0．73g／cm3であった．縦振動法により測定した長せん断試験の模式図をダig．2に示した。さ900mmと300m皿のスギおよぴナラのヤング率の分布をFig．3に示す9 また縦振動法によりヤング率を ● 測定した後抜き取った長さ900mmのスギおよびナラの曲げ試験結果をでa態且e2に示すe スギのヤング率および曲げ強度の全国平均は∋6。59馳aと弧6Mpaユ）であり，本試験で用いたスギの強度は標準的なものであると見なして良いことが分かる． 3 惑塵寮渾れ︶スギ 300汀m NOO 228 ㈹E購6．22GPa SDl、5ヰ 2 ▲nhV ワ心 ∧‖V 3 超磯萩辟﹁﹁†叫ハU A7 ・AT ∧U 引張試験模式図 O うーハリ O ▲l・ 3 4 5 6 7 8 9 て011 ヤング率（GPa）ヤング率（GPa）一∴ ハリ﹁、1 ＝ 0 0 戯朝露蟹戸︹〓 2⊥ ∽▲叫ゆ ∽．Nゆ卜㌔rl﹁‘r﹂ 3 ヰ 5 6 了 8 9101て 1 ↑ ］ ∧U ．、 5 7 昏1113151了192てヤング率（GPa）」 ¶＿j3旦山一⊥ （m） 5 7 9171315171921 ヤング率（GPa）ぎig。3 縦振動法で測定した900mmおよび300m血のモ山メント試験模式図スギ〉ナラのヤング率の分布警aも呈e望曲げ試験結果￣‥【■■−＋■−￣￣￣I■′￣￣書チーーは￣“▲￣￣￣▲￣■上さニー；註■仙−’−’l￣h−￣−▼▼‘￣丁樹種スギ！ナラ ≧ ＿．．．．、＿、、＿＿＿−＿＿＿＿．、J 試験本数（gノcm3） l 密度標準偏差喜最大変位せん断試験模式図血塾頭」最大応力 Fまg．2 ほぞ試験体の試験方法平標準平均「葡毒 ≦偏差ー＝＋一 44．53 ≡ iわ2．69 1−‥■■ …1 l ．／・・．・平成12年度研究報告大分県産業科学技術センター 3．2 接合部の試験なら試験体では，ほぞの高さが最大モーメントに与引張試験クモーメント試験，せん断試験の結果をえる影響は，スギ試験体よりも大きいことがわかる。 yig．4およびTable3に示した，最大モーメント時の変形角は，スギヨナラともに 3．2．1引弓長試験 0．03∼0．07radでほぼ同じであることが分かる。これスギ試験体の場合，最大引張荷重は3．94∼5．15kN らのことは，スギおよびナラの強度の差によるものでで，そのときの変位は0．08∼0．24cmであった．ナラあると推察できる。試験体の場合は，最大引張荷重は9．11∼臥ユ施Nで〉 3．2．3 せん断試験そのときの変位は0，09∼0．13c皿であった。スギ試験体の場合ヲ最大せん断荷重とほぞの寸法のスギ試験体およびナラ試験体ともにき最大弓ほ長荷重間に明確な関係は見られない．しかしナラ試験体ではクとほぞの寸法の間に明確な関係は見られない9しかし）ほぞが高さが低くなると最大せん断荷重も小さくなるスギ試験体においては，ほぞの寸法が小さくなるにつことが分かる．またほぞの長さは最大せん断荷重にあれて最大荷電時の変位も小さくなることが分かる，まれ影響しないことも分かる。 3。2．2 モーメント試験スギ試験体の場合，はぞの大きさと最大モーメント 4 まとめの関係について，ほぞの高さが最大モ叫メントに与えスギおよびナラともに引張試験における最大荷重にる影響はきほぞの長さや幅に比べ小さい事がわかる。ついてはほぞの長さや幅，高さなどの影響をあまり受けていないことが分かった．最大荷重時の変位についスギ引福富式巌てはスギの場合ほぞの長さが短くなるにつれて変位も︵彗︶磯艦鰻芯小さくなるが，ナラについてはほぞ長さの影響を受けていないことが分かった骨ばぞの抱転剛性については，スギ試験体の場合ほぞ u、∠ 0．2 C−3 の幅や高さなどに比べ，長さの影響を強く受けること 0，4 がブナラの場合》ほぞの高さが最大モ叫メントに与え変通（cm）条件皇☆条件2Ⅶ苛L条件3磁条件条件5＋条件6⊥〉←条件7」季トる影響はスギよりも大きいことが分かった。ほぞのせん断強さではきスギ試験体の場合，ほぞの寸法と最大荷重の間に明確な関係は無く，ナラ試験体の場合ヲほぞが高さが低くなると最大せん断荷重も小さくなることが分かった− O 参考文献 0．− 0．2。．。。．ヰ。。．。2。．。4。．。6。▲。8。．1 条件1☆変饗終2耀・条件3増悪響酌㊦ 1）秋田県農業短期大学木材商度加工研究所編：コンサイス木材百科う p206−207，財団法人秋田県木材加工ぎまg−4ほぞ試験結果推進機構 Tab互e3 ほぞ試験体試験結果モーメント試験せん断言式験せん斬試験墨）鷹宇荷重 ∈（kN）章（立Ⅳ）盲（r鼠郎ぎ僻ヾ・Cm）望0．13 ト0．03 4．ま5 ぎ 0．04 鼠塁墾諒有事8，460．￠321妻0。ユ山一望1．53「五首丁臥18盲可巨弓￠．12羞軌ユ03弧95，028 0，1望F臥5・03且6。？4要0・316◆丁 21．960．02 16．60妻且5。00 j O廿の3 ⊆16。02 −− ま3．0ユ姜 0 ＿＿＿．、【、 l ．て￣芯抗議＿J▲＿Ⅳ＿．▼＿ −二＿＿′I＿＿一，．＿＿仙＿＿ま7．16 ・・∴、。ーユ16−