特許 6209635 金属屋根材の強度試験方法、強度試験設備及び仮想強度試験プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6209635

(24)【登録日】2017年9月15日

(45)【発行日】2017年10月4日

(54)【発明の名称】金属屋根材の強度試験方法、強度試験設備及び仮想強度試験プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01N 3/20 20060101AFI20170925BHJP

【ＦＩ】

   G01N3/20

【請求項の数】8

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-50805(P2016-50805)

(22)【出願日】2016年3月15日

(65)【公開番号】特開2017-166896(P2017-166896A)

(43)【公開日】2017年9月21日

【審査請求日】2017年6月27日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】714003416

【氏名又は名称】日新製鋼株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我 道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並 順

(74)【代理人】

【識別番号】100147500

【弁理士】

【氏名又は名称】田口 雅啓

(74)【代理人】

【識別番号】100166235

【弁理士】

【氏名又は名称】大井 一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100179914

【弁理士】

【氏名又は名称】光永 和宏

(74)【代理人】

【識別番号】100179936

【弁理士】

【氏名又は名称】金山 明日香

(72)【発明者】

【氏名】乘田 克哉

(72)【発明者】

【氏名】野口 恵太

(72)【発明者】

【氏名】三浦 教昌

【審査官】 福田 裕司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−０５７１７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第５８６４０１５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００４−１３８４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３４４４１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ３／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属板を素材とする表基材と、前記表基材の裏側に配置された裏基材と、前記表基材と前記裏基材との間に充填された芯材とを備える金属屋根材の強度を試験するための金属屋根材の強度試験方法であって、
前記金属屋根材を基台に緊結する工程と、
前記基台に緊結された前記金属屋根材の端部を浮き上げようとする荷重を前記端部に付与し、前記荷重に対応する前記端部の浮き上がり量を測定する工程と
を含み、
前記金属屋根材の幅方向に関して前記端部の全体に一体化される枠体を前記端部に取り付けた後に、前記枠体を介して前記端部に前記荷重を付与する
ことを特徴とする金属屋根材の強度試験方法。

【請求項2】

測定された前記浮き上がり量の変化量に対する前記荷重の変化量で表される浮き上がり係数を求める工程
をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の金属屋根材の強度試験方法。

【請求項3】

前記浮き上がり係数が６Ｎ／ｍｍ以上であるか否かを判定する工程
をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の金属屋根材の強度試験方法。

【請求項4】

金属屋根材の強度試験を行うための金属屋根材の強度試験設備であって、
前記金属屋根材が緊結される基台と、
前記金属屋根材の端部に取り付けられ、前記金属屋根材の幅方向に関して前記端部の全体に一体化される枠体と、
前記枠体を介して前記端部に接続されており、前記金属屋根材の端部を浮き上げようとする荷重を前記端部に前記枠体を介して付与する荷重付与装置と、
前記枠体と荷重付与装置との間に介在されて前記荷重付与装置から前記端部に加えられる前記荷重を測定する荷重計と、
前記荷重付与装置から前記端部に前記荷重が加えられるときの前記端部の浮き上がり量を測定する変位計と
を備えていることを特徴とする金属屋根材の強度試験設備。

【請求項5】

金属板を素材とする表基材と、前記表基材の裏側に配置された裏基材と、前記表基材と前記裏基材との間に充填された芯材とを備える金属屋根材の強度を試験するための金属屋根材の強度試験方法であって、
前記金属屋根材を基台に緊結する工程と、
前記基台に緊結された前記金属屋根材の端部を浮き上げようとする荷重を前記端部に付与し、前記荷重に対応する前記端部の浮き上がり量を測定する工程と、
測定された前記浮き上がり量の変化量に対する前記荷重の変化量で表される浮き上がり係数を求める工程と
を含むことを特徴とする金属屋根材の強度試験方法。

【請求項6】

前記浮き上がり係数が６Ｎ／ｍｍ以上であるか否かを判定する工程
をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の金属屋根材の強度試験方法。

【請求項7】

金属板を素材とする表基材と、前記表基材の裏側に配置された裏基材と、前記表基材と前記裏基材との間に充填された芯材とを備える金属屋根材の強度を仮想的に試験する機能をコンピュータに実現させるための金属屋根材の仮想強度試験プログラムであって、
前記表基材、前記裏基材及び前記芯材の機械的性質及び材料物性を表す性質情報の入力を受け付けて、前記性質情報に基づいて前記金属屋根材のモデルを作成するモデル作成機能と、
前記モデルを緊結する位置を表す緊結情報を受け付けて、前記緊結情報に基づいて仮想空間内で前記モデルを基台に緊結する緊結機能と、
前記モデルの端部を浮き上げようとする荷重を前記仮想空間内で前記基台に緊結された前記モデルの前記端部に付与する荷重付与機能と、
前記荷重が前記端部に加えられるときの前記端部の浮き上がり量を算出するとともに、算出された前記浮き上がり量の変化量に対する前記荷重の変化量で表される浮き上がり係数を算出する算出機能と
をコンピュータに実現させることを特徴とする金属屋根材の仮想強度試験プログラム。

【請求項8】

前記浮き上がり係数が６Ｎ／ｍｍ以上であるか否かを判定する判定機能をさらにコンピュータに実現させることを特徴とする請求項７記載の金属屋根材の仮想強度試験プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属屋根材の強度を試験するための金属屋根材の強度試験方法、強度試験設備及び仮想強度試験プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば家屋等の建物の屋根を構成する屋根材として、例えば下記の特許文献１等に示されているような窯業系屋根材を挙げることができる。このような窯業系屋根材の強度は、日本工業規格Ａ１４０８で定められた方法により試験される。すなわち、窯業系屋根材の強度試験は、窯業系屋根材から所定寸法の試験片を切り出した後に、所定間隔をおいて配置された一対の支持体の上に試験片を載置するとともに、支持体の中央位置の上方から試験片に荷重を加え、試験片が破壊されたときの荷重を測定することにより行われる。

【0003】

一方、上記のような窯業系屋根材は、例えば比較的重い等の課題を有している。このため、本発明者らは、下記の特許文献２に示されているような金属屋根材、すなわち金属製の表基材と、表基材の裏側に配置された裏基材と、表基材と裏基材との間に充填された芯材とを備えた金属屋根材の実用化を試みている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−２２６２３１号公報

【特許文献2】特許第５８６４０１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のような金属屋根材は、金属屋根材の全体構造により強度を担保している。このため、上記日本工業規格Ａ１４０８で定められた方法のように金属屋根材から切り出した試験片を用いて強度試験を行っても、金属屋根材の強度を正しく評価することができない。

【0006】

また、屋根を模擬した屋根勾配を有する試験台に屋根材を設置し、乱流の風を付与できる送風装置を使用して、台風の模擬試験を行うことで破壊有無を観察することも考えられる。しかしながら、このような送風装置を使用した試験は、比較的大がかりな試験であり、時間及び費用が必要とされる。

【0007】

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、金属屋根材の強度をより正しく簡便に評価することができる金属屋根材の強度試験方法、強度試験設備及び仮想強度試験プログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る金属屋根材の強度試験方法は、金属板を素材とする表基材と、表基材の裏側に配置された裏基材と、表基材と裏基材との間に充填された芯材とを備える金属屋根材の強度を試験するための金属屋根材の強度試験方法であって、金属屋根材を基台に緊結する工程と、基台に緊結された金属屋根材の端部を浮き上げようとする荷重を端部に付与し、荷重に対応する端部の浮き上がり量を測定する工程とを含み、金属屋根材の幅方向に関して端部の全体に一体化される枠体を端部に取り付けた後に、枠体を介して端部に前記荷重を付与する。
本発明に係る金属屋根材の強度試験方法は、金属板を素材とする表基材と、表基材の裏側に配置された裏基材と、表基材と裏基材との間に充填された芯材とを備える金属屋根材の強度を試験するための金属屋根材の強度試験方法であって、金属屋根材を基台に緊結する工程と、基台に緊結された金属屋根材の端部を浮き上げようとする荷重を端部に付与し、荷重に対応する端部の浮き上がり量を測定する工程と、測定された前記浮き上がり量の変化量に対する前記荷重の変化量で表される浮き上がり係数を求める工程とを含む。

【0009】

本発明に係る金属屋根材の強度試験設備は、金属屋根材の強度試験を行うための金属屋根材の強度試験設備であって、金属屋根材が緊結される基台と、金属屋根材の端部に取り付けられ、金属屋根材の幅方向に関して端部の全体に一体化される枠体と、枠体を介して端部に接続されており、金属屋根材の端部を浮き上げようとする荷重を端部に枠体を介して付与する荷重付与装置と、枠体と荷重付与装置との間に介在されて荷重付与装置から端部に加えられる荷重を測定する荷重計と、荷重付与装置から端部に荷重が加えられるときの端部の浮き上がり量を測定する変位計とを備える。

【0010】

本発明に係る金属屋根材の仮想強度試験プログラムは、金属板を素材とする表基材と、表基材の裏側に配置された裏基材と、表基材と裏基材との間に充填された芯材とを備える金属屋根材の強度を仮想的に試験する機能をコンピュータに実現させるための金属屋根材の仮想強度試験プログラムであって、表基材、裏基材及び芯材の機械的性質及び材料物性を表す性質情報の入力を受け付けて、性質情報に基づいて金属屋根材のモデルを作成するモデル作成機能と、モデルを緊結する位置を表す緊結情報を受け付けて、緊結情報に基づいて仮想空間内でモデルを基台に緊結する緊結機能と、モデルの端部を浮き上げようとする荷重を仮想空間内で基台に緊結されたモデルの端部に付与する荷重付与機能と、荷重が端部に加えられるときの端部の浮き上がり量を算出するとともに、算出された浮き上がり量の変化量に対する荷重の変化量で表される浮き上がり係数を算出する算出機能とをコンピュータに実現させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明の金属屋根材の強度試験方法、強度試験設備及び仮想強度試験プログラムによれば、基台に緊結された金属屋根材の端部を浮き上げようとする荷重を端部に付与し、荷重に対応する端部の浮き上がり量を得るので、比較的小規模な試験で金属屋根材の全体としての強度を確かめることができ、金属屋根材の強度をより正しく簡便に評価することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施の形態１による金属屋根材の強度試験方法によって強度試験が行われる金属屋根材を示す正面図である。

【図2】図１の金属屋根材を示す背面図である。

【図3】図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う金属屋根材の断面図である。

【図4】図１の金属屋根材を用いた屋根葺き構造を示す説明図である。

【図5】図１の金属屋根材の強度試験を行うための強度試験設備を示す斜視図である。

【図6】図５の金属屋根材の端部が浮き上がった状態を示す説明図である。

【図7】図５の強度試験設備によって測定された荷重に対する端部の浮き上がり量の一例を示すグラフである。

【図8】図７の浮き上がり係数と金属屋根材に吹き付ける風の風速との関係を示すグラフである。

【図9】本発明の実施の形態１による金属屋根材の強度試験方法を示すフローチャートである。

【図10】本発明の実施の形態２による金属屋根材の仮想強度試験を実施するコンピュータを示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による金属屋根材の強度試験方法によって強度試験が行われる金属屋根材を示す正面図であり、図２は図１の金属屋根材１を示す背面図であり、図３は図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う金属屋根材１の断面図であり、図４は図１の金属屋根材１を用いた屋根葺き構造を示す説明図である。

【0014】

図１〜図３に示す金属屋根材１は、図４に示すように家屋等の建物の屋根下地の上に他の金属屋根材とともに配置されるものである。図３に特に表れているように、金属屋根材１は、表基材１０、裏基材１１及び芯材１２を有している。

【0015】

表基材１０は、金属板を素材とするものであり、金属屋根材１が屋根下地の上に配置された際に屋根の外面に表れる部材である。表基材１０の素材である金属板としては、鋼板、Ａｌ板若しくはＴｉ板又はそれらの表面処理材を用いることができる。表面処理材には、塗装材及びめっき材が含まれる。

【0016】

表基材１０は、天板部１０１及び周壁部１０２を有する箱形の本体部１００を有している。この本体部１００は、周壁部１０２が表基材１０の周方向に連続する壁面となるように、金属板に絞り加工又は張り出し加工を施すことで形成することができる。天板部１０１には、本体部１００の幅方向１００ａ（長手方向）に互いに離間して配置された複数の打込表示部１０１ａが設けられている。打込表示部１０１ａは、金属屋根材１を屋根下地に緊結する際に例えばビス又は釘等の緊結部材を本体部１００に打ち込む位置を表すための構成である。打込表示部１０１ａは、凹部、凸部、開口又は印刷若しくは刻設された記号等により構成することができる。

【0017】

裏基材１１は、本体部１００の開口を塞ぐように表基材１０の裏側に配置された部材である。裏基材１１としては、アルミ箔、アルミ蒸着紙、水酸化アルミ紙、炭酸カルシウム紙、樹脂フィルム又はガラス繊維紙等の軽量な素材を用いることができる。必要に応じて、表基材１０と同様の素材を裏基材１１に用いることもできる。

【0018】

芯材１２は、例えば発泡樹脂等により構成されるものであり、表基材１０の本体部１００と裏基材１１との間に充填されている。芯材１２の素材としては、特に制限が無く、ウレタン、フェノール、ヌレート樹脂等を用いることができる。

【0019】

図４に示すように、金属屋根材１は、本体部１００の幅方向１００ａ（長手方向）が屋根の軒と平行な軒方向２に沿って延在され、本体部１００の奥行方向１００ｂ（短手方向）が屋根の軒棟方向３に沿って延在されるように適合されている。各金属屋根材１は、打込表示部１０１ａに緊結部材４が本体部１００に打ち込まれることで屋根下地に緊結されている。また、軒棟方向３に関して、棟側の金属屋根材１が軒側の金属屋根材１の上に重ねられながら屋根下地の上に配置される。なお、緊結部材４は、必ずしも打込表示部１０１ａに打ち込む必要はなく、任意の位置に打ち込むことができる。

【0020】

次に、図５は図１の金属屋根材１の強度試験を行うための強度試験設備５を示す斜視図であり、図６は図５の金属屋根材１の端部１Ｅが浮き上がった状態を示す説明図である。図５に示すように、強度試験設備５は、基台５０、枠体５１、荷重付与装置５２、接続部材５３、荷重計５４及び変位計５５を有している。

【0021】

基台５０は、強度試験が行われる金属屋根材１が載置され緊結される部材である。この基台５０は、金属屋根材１が実際に緊結される屋根下地を模した部材であり、例えば木材の板等によって構成することができる。基台５０への金属屋根材１の緊結は、屋根下地への金属屋根材１の実際の緊結に即して行うことが好ましい。すなわち、前述の図４のように金属屋根材１を屋根下地に実際に緊結する態様に即して、所定位置において緊結部材４を金属屋根材１の本体部１００に打ち込むことにより、金属屋根材１を基台５０に緊結することが好ましい。

【0022】

枠体５１は、金属屋根材１の端部１Ｅに取り付けられた部材である。枠体５１には、幅方向１００ａに延在された長手状の基体５１０とカバー体５１１とが含まれている。図示はしないが、基体５１０及びカバー体５１１の少なくとも一方には金属屋根材１の端部１Ｅの外形に適合した凹部が設けられており、この凹部に端部１Ｅが嵌められた状態で基体５１０及びカバー体５１１が互いに連結される。すなわち、基体５１０とカバー体５１１とによって金属屋根材１の端部１Ｅが挟持されることで、枠体５１が金属屋根材１の端部１Ｅに取り付けられている。

【0023】

幅方向１００ａに関する枠体５１の延在幅は幅方向１００ａに関する金属屋根材１の端部１Ｅの延在幅よりも広くされており、幅方向１００ａに関して金属屋根材１の端部１Ｅの全体に枠体５１が一体化されている。これにより、枠体５１を介して金属屋根材１の端部１Ｅに荷重が付与されるとき、その荷重が金属屋根材１の端部１Ｅ全体に均等に作用される。なお、枠体５１が取り付けられる金属屋根材１の端部１Ｅは、図４に示すように金属屋根材１を屋根下地の上に配置した際に屋根の軒側に位置する軒側端部である。

【0024】

荷重付与装置５２は、枠体５１を介して金属屋根材１の端部１Ｅに接続されており、金属屋根材１の端部１Ｅを浮き上げようとする荷重５２Ｌをその端部１Ｅに付与するための装置である。荷重付与装置５２としては、例えばプレス機等のアクチュエーを用いることができる。本実施の形態の強度試験設備５では、荷重付与装置５２は、枠体５１の上方に配置され、ワイヤ等の接続部材５３を介して枠体５１に接続され、接続部材５３及び枠体５１を介して端部１Ｅを引き上げるように構成されている。しかしながら、荷重付与装置５２は、枠体５１の下方に配置され、枠体５１を介して端部１Ｅを押し上げるように構成されてもよい。

【0025】

荷重計５４は、枠体５１と荷重付与装置５２との間に介在されて、荷重付与装置５２から金属屋根材１の端部１Ｅに加えられる荷重５２Ｌを測定するセンサである。本実施の形態では、荷重計５４は、荷重付与装置５２の下部に固定されている。接続部材５３は、荷重計５４に接続されている。

【0026】

変位計５５は、荷重付与装置５２から金属屋根材１の端部１Ｅに荷重５２Ｌが加えられるときにその端部１Ｅの浮き上がり量１Ｒを測定するためのセンサである。本実施の形態では、変位計５５は、枠体５１の上方に位置するように図示しない支持体によって支持されたレーザ変位計によって構成されている。しかしながら、変位計５５としては、例えば枠体５１又は端部１Ｅに接触して配置されて機械的に端部１Ｅの浮き上がり量を測定するセンサ等の他の態様のセンサを用いてもよい。

【0027】

ここで、金属屋根材１が屋根下地に緊結されているとき、風が金属屋根材１に吹き付けると、その風は金属屋根材１の端部１Ｅを浮き上げようとする荷重を金属屋根材１の端部１Ｅに作用させる。荷重付与装置５２の荷重５２Ｌは、このような風の荷重を模したものである。

【0028】

また、過度の強風により金属屋根材１の端部１Ｅが一定量浮き上がると、金属屋根材１の端部１Ｅと屋根下地との間の隙間に風が入り込む。このように隙間に入り込んだ風は、金属屋根材１の裏面の広い領域に作用して、金属屋根材１を急激に破壊してしまう。すなわち、金属屋根材１の強度は、金属屋根材１の端部１Ｅの浮き上がりにくさとの間に大きな相関を有する。荷重計５４及び変位計５５により荷重５２Ｌ及び浮き上がり量１Ｒを測定することで、金属屋根材１の端部１Ｅの浮き上がりにくさ、すなわち金属屋根材１の強度を評価することができる。

【0029】

次に、図７は、図５の強度試験設備５によって測定された荷重５２Ｌに対する端部１Ｅの浮き上がり量１Ｒの一例を示すグラフである。金属屋根材１の端部１Ｅにその端部１Ｅを浮き上げようとする荷重５２Ｌを加えた場合、荷重５２Ｌが所定値に達するまで金属屋根材１は弾性変形する。図７に示すように、金属屋根材１が弾性変形しているとき、荷重５２Ｌの増大に合わせて浮き上がり量１Ｒがほぼ線形に増大する。

【0030】

この浮き上がり量１Ｒの線形増大領域の傾き、すなわち測定された浮き上がり量１Ｒの変化量に対する荷重５２Ｌの変化量は、金属屋根材１の端部１Ｅの浮き上がりにくさを表す指標となる。以下、浮き上がり量１Ｒの変化量に対する荷重５２Ｌの変化量を、浮き上がり係数［Ｎ／ｍｍ］と呼ぶ。このような浮き上がり係数を求めることで、金属屋根材１の強度をより確実に評価することができる。なお、図７の例では、浮き上がり係数は２．７［Ｎ／ｍｍ］である。

【0031】

次に、図８は、図７の浮き上がり係数と金属屋根材１に吹き付ける風の風速との関係を示すグラフである。本発明者らは、種々の金属屋根材１を試作して、それらを供試材として送風試験を行い、浮き上がり係数と破壊風速との関係を調査した。

【0032】

送風試験では、５寸（約２６．６°）の勾配で設けられた幅２０００ｍｍ×奥行１１８４ｍｍの下地材の上に幅９０８ｍｍ×奥行４１４ｍｍの１５枚の供試材（金属屋根材１）を配置して模擬屋根を作成した。模擬屋根における供試材の配置は、図４のように行った。具体的には、軒方向２に２枚又は３枚の供試材を配置して供試材列を形成するとともに、その供試材列を軒棟方向３に重ねながら６列配置した。軒棟方向３に関して、棟側の供試材から軒側の供試材が１５４ｍｍ突出するように軒側の供試材の上に棟側の供試材を重ねた。軒方向２に関して、供試材の下地材からはみ出る部分は切り落とした。そして、模擬屋根の前方に送風ノズルを設置し、送風ノズルから模擬屋根に風を吹き付けた。送風ノズルは模擬屋根の中心から１ｍ前方の位置に配置し、送風ノズルの中心の高さは模擬屋根の中心の高さに一致させた。破壊風速とは、上記の送風ノズルから金属屋根材１に風を吹き付けたときに、金属屋根材１が破壊されたときの風速である。図８では、金属屋根材１が破壊されたことを「×」で表し、金属屋根材１が破壊されなかったことを「○」で表している。

【0033】

図８に示すように、浮き上がり係数が６Ｎ／ｍｍ未満の金属屋根材１は、５０ｍ／ｓ以下の風に耐えることができず破壊されてしまった。一方で、浮き上がり係数が６Ｎ／ｍｍ以上の金属屋根材１は、５０ｍ／ｓの風を吹き付けても破壊されなかった。このため、金属屋根材１の浮き上がり係数が６Ｎ／ｍｍ以上であるか否かを判定することで、その金属屋根材１が５０ｍ／ｓの風に耐えることができるか否かを判定できることが分かった。

【0034】

次に、図９は、本発明の実施の形態１による金属屋根材１の強度試験方法を示すフローチャートである。図において、金属屋根材１の強度試験を行うときには、まず試験対象である金属屋根材１を基台５０に緊結する（緊結工程：ステップＳ１）。上述のように、基台５０への金属屋根材１の緊結は、屋根下地への金属屋根材１の実際の緊結に即して行うことが好ましい。

【0035】

その次に、基台５０に緊結された金属屋根材１の端部１Ｅを浮き上げようとする荷重５２Ｌをその端部１Ｅに付与し、荷重５２Ｌに対応する端部１Ｅの浮き上がり量１Ｒを測定する（測定工程：ステップＳ２）。端部１Ｅへの荷重５２Ｌの付与に図５の荷重付与装置５２を用いることができる。また、荷重５２Ｌ及び浮き上がり量１Ｒの測定に図５の荷重計５４及び変位計５５を用いることができる。

【0036】

その次に、測定工程で測定された浮き上がり量１Ｒの変化量に対する荷重５２Ｌの変化量で表される浮き上がり係数を求め（係数取得工程：ステップＳ３）、その浮き上がり係数が６Ｎ／ｍｍ以上であるか否かを判定する（判定工程：ステップＳ４）。このとき、６Ｎ／ｍｍ以上であると判定された場合、その金属屋根材１が５０ｍ／ｓの風に耐えることができるものであると判定できる。なお、より低い風速に耐えることができる金属屋根材１を選定する場合には、より低い浮き上がり係数を判定に使用できる。

【0037】

このような金属屋根材１の強度試験方法及び強度試験設備では、基台５０に緊結された金属屋根材１の端部１Ｅを浮き上げようとする荷重５２Ｌを端部１Ｅに付与し、荷重５２Ｌに対応する端部１Ｅの浮き上がり量１Ｒを得るので、比較的小規模な試験で金属屋根材１の全体としての強度を確かめることができ、金属屋根材１の強度をより正しく簡便に評価することができる。

【0038】

また、測定された浮き上がり量１Ｒの変化量に対する荷重５２Ｌの変化量で表される浮き上がり係数を求めるので、より簡便に金属屋根材１の強度を評価することができる。

【0039】

さらに、浮き上がり係数が６Ｎ／ｍｍ以上であるか否かを判定するので、金属屋根材１が５０ｍ／ｓの風に耐えることができるか否かをより簡便に評価することができる。

【0040】

実施の形態２．
図１０は、本発明の実施の形態２による金属屋根材の仮想強度試験を実施するコンピュータを示す説明図である。実施の形態１では、実際に荷重５２Ｌを金属屋根材１に付与した際の荷重５２Ｌと浮き上がり量１Ｒを測定する試験について説明したが、この試験をコンピュータ６によって仮想的に実施してもよい。

【0041】

図１０に示すコンピュータ６は、記憶手段及び演算手段を備えるものであり、記憶手段又は可読媒体に記憶された金属屋根材の仮想強度試験プログラムに従って動作することにより、モデル作成機能６０、緊結機能６１、荷重付与機能６２、算出機能６３及び判定機能６４を実現する。

【0042】

モデル作成機能６０は、仮想的に試験が実施される金属屋根材１の表基材１０、裏基材１１及び芯材１２の機械的性質及び材料物性を表す性質情報の入力を受け付けて、その性質情報に基づいて金属屋根材１のモデルを作成する機能である。機械的性質には、表基材１０、裏基材１１及び芯材１２の各部の寸法が含まれる。材料物性には、各部材のヤング率、ポアソン比及び密度が含まれる。

【0043】

緊結機能６１は、モデルを緊結する位置を表す緊結情報を受け付けて、緊結情報に基づいて仮想空間内でモデルを基台に緊結する機能である。仮想空間内でモデルが基台に緊結されている状態は、図５において金属屋根材１が基台５０に緊結されている状態に相当する。モデルを緊結する位置は、実施の形態１と同様に屋根下地への金属屋根材１の実際の緊結に即して行うことが好ましい。モデルの緊結は、その緊結位置を拘束することによって与えられる。

【0044】

荷重付与機能６２は、モデルの端部を浮き上げようとする荷重を仮想空間内で基台に緊結されたモデルの端部に付与する機能である。荷重が加えられる端部は、図４に示すように金属屋根材１を屋根下地の上に配置した際に屋根の軒側に位置する軒側端部に相当するモデルの端部である。端部への荷重の付与は、端部の引き上げによって行われてもよいし、端部の押し上げによって行われてもよい。

【0045】

算出機能６３は、荷重が端部に加えられるときの端部の浮き上がり量を算出する機能である。この算出には、有限要素法が用いられる。このような算出には、例えば汎用非線形解析ソフトＭａｒｃ等の算出機能を用いることができる。

【0046】

また、算出機能６３は、算出された浮き上がり量の変化量に対する荷重の変化量で表される浮き上がり係数を算出する。浮き上がり係数の算出に使用する荷重は、荷重付与機能６２から得る。

【0047】

判定機能６４は、算出機能６３によって算出された浮き上がり係数が所定値以上であるか否かを判定する機能である。この判定に用いる所定値は、外部からの入力情報に基づいて変更可能である。この所定値としては、金属屋根材１が５０ｍ／ｓの風に耐えることができるかを評価するときには６Ｎ／ｍｍを使用することができる。その他の構成は、実施の形態１と同じである。

【0048】

このような金属屋根材の仮想強度試験プログラムでは、基台に緊結された金属屋根材１のモデルの端部を浮き上げようとする荷重を端部に仮想空間内で付与し、荷重に対応する端部の浮き上がり量を得るので、より簡便に金属屋根材１の強度を評価することができる。

【符号の説明】

【0049】

１ 金属屋根材
１Ｅ 端部
１０ 表基材
１１ 裏基材
１２ 芯材
５ 強度試験設備
５０ 基台
５１ 枠体
５２ 荷重付与装置
５２Ｌ 荷重
５４ 荷重計
５５ 変位計
６ コンピュータ
６０ モデル作成機能
６１ 緊結機能
６２ 荷重付与機能
６３ 算出機能
６４ 判定機能

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】