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局部火災加熱を受ける金属柱の力学的応答とその予測

Research Project

Project/Area Number 16656175
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Architectural environment/equipment
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

長谷見 雄二  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (40298138)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 上川 大輔  早稲田大学, 理工学術院, 助手 (30409651)
Project Period (FY) 2004 – 2005
Project Status Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Keywords局部火災 / 角型鋼管 / 力学的応答 / 有限要素法
Research Abstract

既往の研究により、局部火災時の柱部材の温度分布までは火源条件が与えられれば予測が可能となっており、次の段階として、温度分布から部材の力学的挙動を予測し、架構の安全性を評価することが目標となる。まず、力学的応答予測に用いる有限要素法などの数値解析の検討モデルたり得る実験データを得ることを念頭に、局部火災加熱を受ける鉄骨角柱の載荷実験を行い、その挙動を把握した。実験は拘束条件や加力条件を変えて4種行われ、水平変形形状の推移、柱頭での熱応力拘束力、鉛直変位の推移などを把握した。
さらに、これら実験結果をもとに力学的挙動予測のための有限要素モデルの確立を目的とし、上記の各実験と同じ条件で柱の挙動を有限要素法にて再現することで、熱膨張率や材料特性の設定、解析方法などを検討した。解析は汎用有限要素法ソフト"ANSYS"を用い、実験で計測された温度分布をモデルへの入力条件とし、実験ごとの拘束条件にて構造解析を行った。解析では、熱膨張率の温度依存性を設定し、鋼材の温度ごとの強度を引っ張り試験を基に多直線で近似した。その結果、試験体温度分布がある程度定常状態に近付いた後の鉛直方向の拘束力ならびに鉛直変位に関しては高い精度での予測が可能であることを示した。さらに座屈荷重を求める解析では、初期不整を求める事前解析において、温度上昇に伴う鋼材強度の低下をヤング率の低減に置き換える方法を示した。局部座屈が生じた後の挙動に差があるものの、局部座屈発生時の軸力値はよく一致し、誤差は10%以内であった。

Report

(2 results)
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2005

All Journal Article (4 results)

  • [Journal Article] 局部火災加熱を受ける角型鋼管の力学的応答に関する研究 その1.実験概要2005

    • Author(s)
      間瀬亮平, 佐藤靖浩, 山田香, 長谷見雄二, 上川大輔
    • Journal Title

      日本建築学会2005年度大会 学術講演概要集 A-2

      Pages: 91-92

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 局部火災加熱を受ける角型鋼管の力学的応答に関する研究 その2.角型鋼管の局部加熱実験2005

    • Author(s)
      山田香, 間瀬亮平, 佐藤靖浩, 長谷見雄二, 上川大輔
    • Journal Title

      日本建築学会2005年度大会 学術講演概要集 A-2

      Pages: 93-94

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 局部火災加熱を受ける鉄骨角柱の力学的応答に関する研究 その12005

    • Author(s)
      山田香
    • Journal Title

      建築学会関東支部研究発表会 報告集 I

      Pages: 389-389

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 局部火災加熱を受ける鉄骨角柱の力学的応答に関する研究 その22005

    • Author(s)
      佐藤靖浩
    • Journal Title

      建築学会関東支部研究発表会 報告集 I

      Pages: 393-393

    • Related Report
      2004 Annual Research Report

URL: 

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

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