Optimization of connection detail of welded beam end based on the prediction approach of brittle fracture
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19K04699
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 23010:Building structures and materials-related
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| Research Institution | Sojo University |
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Principal Investigator |
AZUMA Koji 崇城大学, 工学部, 教授 (80320414)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩下 勉 有明工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (10332090)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 鋼構造 / 溶接接合部 / 脆性破壊 / 接合部詳細 / スカラップ / 破壊評価 / 塑性拘束 / 建築構造・材料 |
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| Outline of Research at the Start |
兵庫県南部地震以後，スカラップ形状の改良を目的とした実験研究が行われ，多様な形状が提案された．JASS6型と呼ばれる標準形状が示されて以降，開先カッターの普及と共に，それ以外の形状は殆ど使用されていない．しかし，JASS6型のスカラップではスカラップ底のひずみ集中が緩和されず，そこから延性き裂が発生・進展し脆性破壊に至ることがある．スカラップ底に発生したき裂周囲の塑性拘束は比較的高い．そのようなき裂に対しては，既に提案している評価手法で的確に脆性破壊を予測できることを確認している．そこで，様々なスカラップ形状をもつ試験体にこの破壊予測手法を応用し，脆性破壊の発生を最も抑制する形状を見出す．
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| Outline of Final Research Achievements |
This study concerns the applicability of modified weld access holes and the partial cutting fillet welds (PCFW) procedure in assembled I-section beam. It was investigated that the suitable shape of weld access hole which could be used in the field-welded connection, using by experiment and FE analysis. The cyclic loading tests using beam-to-diaphragm joint models, which were designated to represent beam-to-column connections with through diaphragm, were conducted. The ductile cracks initiated at the toes of the submerged arc welding with experimental results showed the improved beams copes had sufficient deformation capacity. The maximum moment of the welded joint with a conventional or improved configuration was predicted using two evaluating procedures for brittle fractures. A comparison of the connection strengths demonstrated that the improvement in the shape of the weld access holes, and the leg length of welding affected the optimization of the connection details.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
兵庫県南部地震直後には，鉄骨建物の柱梁接合部におけるスカラップ底からの脆性破壊が注目され，震災後，複合円型のスカラップが推奨されたが，その後の研究により，複合円型ではスカラップ底のひずみ集中は緩和されず，脆性破壊に至る可能性が示唆されており，破壊回避策は未だに確立されていない．今後，予想される巨大地震が発生する前に，これを解決した接合部詳細を確立することは，建物の安全性を担保する上で，大きな意義がある．本研究で用いた改良スカラップとウェブの薄肉化（脚長の最小化）により，スカラップ底へのひずみ集中を回避でき，更に梁フィレット部の隅肉溶接止端に沿った延性き裂の進展によりエネルギー散逸が期待できる．
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Report
(5 results)
Research Products
(29 results)
