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System Stabilities and Anti-Fire Redundancy of Steel Frames in Fire

Research Project

Project/Area Number 16206055
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Building structures/materials
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

SUZUKI Hiroyuki  University of Tsukuba, Graduate School of Systems and Information Engineering, Professor (20114093)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) ISOBE Daigorou  University of Tsukuba, Graduate School of Systems and Information Engineering, Associate Professor (00262121)
ABE Takeo  University of Tsukuba, Materials and Structures Laboratory, Associate Professor (10143661)
OKABE Takeshi  University of Kumamoto, Graduate School of Science and Technology, Associate Professor (40117338)
HIRASHIMA Takeo  University of Chiba, Graduate School of Engineering, Associate Professor (20334170)
上杉 英樹  千葉大学, 大学院自然科学研究科, 教授 (00009268)
Project Period (FY) 2004 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥49,660,000 (Direct Cost: ¥38,200,000、Indirect Cost: ¥11,460,000)
Fiscal Year 2007: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2006: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2005: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2004: ¥31,850,000 (Direct Cost: ¥24,500,000、Indirect Cost: ¥7,350,000)
Keywordsstructural stability in high temperature / stress redistribution / progressive collapse / ADI-Gauss Method / small collapse test system / post buckling of heated columns / high tension bolt connection / high temperature coupon test / リダンダンシー
Research Abstract

Collapse of New York World Trade Center buildings suggests the possibilities that, if locally heated and weakened members lose their strengths, so entire frame in fire may lose their overall stability and fall at worst into progressive collapse.
The objectives of this research are to clarify the factors controlling the structural overall stabilities of steel frames, especially of domestic steel frames in fire and to study the means improving the redundancies and therefore anti-progressive collapse performances of heated frames in fire. The following results have been found from the research.
(1) Mechanical essentials to control the overall collapse of heated frames in fire have been found specifically.
(2) The factors to prevent fames in fire from their overall collapse have been identified and formulated theoretically.
(3) Based on the above findings the anti-progressive collapse performances of domestic steel frames in fire have been clearly grasped.
(4) The characteristics of the progressive collapse and the causes to accelerate the dynamic failure of tall buildings have been clarified by means of a newly developed dynamic three dimensional finite element solutions.
(5) The strength and the post strength behaviors of the fundamental structural elements have been clarified both experimentally and analytically in the elevated temperatures. To this end a series of high temperature tests have been conducted on the shearing and bending resistances of bolted connections as well as flexural and local buckling of wide flange columns.

Report

(5 results)
  • 2007 Annual Research Report   Final Research Report Summary
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (177 results)

All 2008 2007 2006 2005 2004

All Journal Article (58 results) (of which Peer Reviewed: 9 results) Presentation (111 results) Book (8 results)

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      岡部猛, 安部武雄
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      日本建築学会構造系論文集 第585号

      Pages: 231-238

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      T.Okabe, T.Abe
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      J.Structure and Construction Engineering, AIJ No.587

      Pages: 205-212

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      T.Okabe, T.Abe
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      Pages: 231-238

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      110004094070

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      2007年度関東支部研究発表会
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      藤本健太郎, 演田直之, 瀬川紘史, 平島岳夫, 上杉英樹
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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2007 Final Research Report Summary
  • [Presentation] 火災加熱を受ける床スラブが架構骨組に与える影響に関する研究2004

    • Author(s)
      李宇光, 平島岳夫, 上杉英樹
    • Organizer
      日本建築学会大会学術講演梗概集
    • Place of Presentation
      札幌
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2007 Final Research Report Summary
  • [Presentation] A Finite Element Code for Structural Collapse Analyses of Framed Structures under Impact Loads2004

    • Author(s)
      磯部大吾郎, et al.
    • Organizer
      Proceedings on 4th European Congress on Computational Methods in Applied Sciencea and Engineering
    • Place of Presentation
      Jyvaskyla, Finland(CD-ROM)
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2007 Final Research Report Summary
  • [Presentation] ASI-Gauss 有限要素法における破断・接触アルゴリズムの検討2004

    • Author(s)
      磯部大吾郎, 他
    • Organizer
      計算工学講演会論文集
    • Place of Presentation
      東京
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2007 Final Research Report Summary
  • [Presentation] Ultimate Temperatures of Steel Structures subjected to Fire(in Japanese)2004

    • Author(s)
      T.Kijima, H.Suzuki
    • Organizer
      Annual Meeting of AIJ
    • Place of Presentation
      Sapporo
    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2007 Final Research Report Summary
  • [Presentation] Progressive Collapse of Steel Structures which would occur subsequent to the Failure of Heated Columns due to Fire(in Japanese)2004

    • Author(s)
      Y.Kimijima, H.Suzuki
    • Organizer
      Annual Meeting of AIJ
    • Place of Presentation
      Sapporo
    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2007 Final Research Report Summary
  • [Presentation] Collapse Analysis of Steel Structures due to Airplane Crash(in Japanese)2004

    • Author(s)
      D.Isobe, et al.
    • Organizer
      Annual Meeting of AIJ
    • Place of Presentation
      Sapporo
    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2007 Final Research Report Summary
  • [Presentation] Numerical Analysis of Steel Wide Flange Stub Columns subjected to Elevated Temperatures2004

    • Author(s)
      A.Kameda, T.Abe, T.Okabe
    • Organizer
      Annual Meeting of AIJ
    • Place of Presentation
      Sapporo
    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2007 Final Research Report Summary
  • [Presentation] Role of Heated Floor Slabs on the Fire Resistant Behavior of Steel Frames(in Japanese)2004

    • Author(s)
      U.Lie, T.Hirashima, H.Uesugi
    • Organizer
      Annual Meeting of AIJ
    • Place of Presentation
      Sapporo
    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2007 Final Research Report Summary
  • [Presentation] A Finite Element Code for Structural Collapse Analyses of Framed Structures under Impact Loads2004

    • Author(s)
      Daigoro Isobe, et al.
    • Organizer
      Proceedings on 4th European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering
    • Place of Presentation
      Jyvaskyla, Finland(CD-ROM)
    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2007 Final Research Report Summary
  • [Presentation] Study on the algorithms of breaking and contact of members for the Development of ASI-Gauss Finite Element Codes(in Japanese)2004

    • Author(s)
      D.Isobe, et al.
    • Organizer
      9^<th> Conference of Japan Society for Computational Engineering and Science
    • Place of Presentation
      Tokyo
    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2007 Final Research Report Summary
  • [Book] 鋼構造耐火設計指針2008

    • Author(s)
      今野和近, 平島岳夫, 鈴木弘之, 安部武雄, 岡部猛, 他9名
    • Total Pages
      234
    • Publisher
      (社)日本建築学会
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2007 Final Research Report Summary
  • [Book] 崩壊制御設計ガイドラインーリダンダンシーに優れた鋼構造建築 邦文版:英文版: II研究編2008

    • Author(s)
      和田章, 大井謙一, 鈴木弘之, 他20名
    • Total Pages
      152
    • Publisher
      (社)日本鋼構造協会 Council on Tall Buildings and Urban Habitat
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2007 Final Research Report Summary
  • [Book] Recommendation for Fire Resistant Design of Steel Structures2008

    • Author(s)
      K.Konno, T.Hirashima, H.Suzuki, T.Abe, T.Okabe, et al.
    • Total Pages
      234
    • Publisher
      Architectural Institute of Japan
    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2007 Final Research Report Summary
  • [Book] 崩壊制御設計ガイドラインーリダンダンシーに優れた鋼構造建築 邦文版:英文版:I設計編2007

    • Author(s)
      和田章, 大井謙一, 鈴木弘之, 他19名
    • Total Pages
      60
    • Publisher
      (社)日本鋼構造協会 Council on Tall Buildings and Urban Habitat
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2007 Final Research Report Summary
  • [Book] 崩壊制御設計ガイドラインーリダンダンシーに優れた鋼構造建築 邦文版:II研究編2006

    • Author(s)
      和田章, 大井謙一, 鈴木弘之, 他18名
    • Total Pages
      143
    • Publisher
      (社)日本鋼構造協会 Council on Tall Buildings and Urban Habitat
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2007 Final Research Report Summary
  • [Book] 崩壊制御設計ガイドラインーリダンダンシーに優れた鋼構造建築 邦文版:I設計編2005

    • Author(s)
      和田章, 大井謙一, 鈴木弘之, 他17名
    • Total Pages
      53
    • Publisher
      (社)日本鋼構造協会 Council on Tall Buildings and Urban Habitat
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2007 Final Research Report Summary
  • [Book] Guide for Collapse Control Design -Construction of Steel Buildings with High Redundancy -Part 1 Design 53 pages book for Japanese version, 60 pages for English version Part 2 Research 143 pages book for Japanese version, 152 pages for English version2005

    • Author(s)
      A.Wada, K.Ohi, H.Suzuki, et al.
    • Total Pages
      9
    • Publisher
      Japan Society of Steel Construction And Council of Tall Buildings and Urban Habitat
    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2007 Final Research Report Summary
  • [Book] 崩壊制御設計ガイドライン-リダンダンシーに優れた鋼構造建築- 邦文版:I 設計編(総ページ数53)、II 研究編(143) 英文版:I 設計編(60)、II 研究編(152)2005

    • Author(s)
      和田章, 大井謙一, 鈴木弘之 他17名
    • Publisher
      (社)日本鋼構造協会
    • Related Report
      2005 Annual Research Report

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Published: 2004-04-01   Modified: 2016-04-21  

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