Evaluation of weld defects in steel buildings
| Project/Area Number |
20H02297
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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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 | Kobe University |
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Principal Investigator |
田中 剛 神戸大学, 工学研究科, 教授 (90243328)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
浅田 勇人 芝浦工業大学, 建築学部, 准教授 (70620798)
高塚 康平 京都大学, 工学研究科, 助教 (90758351)
多賀 謙蔵 神戸大学, 工学研究科, 教授 (40578259)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
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| Keywords | 溶接欠陥 / 梁端溶接接合部 / 欠陥寸法 / 塑性変形能力 / 亀裂進展 / フェーズドアレイ探傷 / 寸法効果 / 亀裂開口変位 / 梁端接合部 / 載荷実験 / 超音波探傷試験 / 合否判定基準 / 工場溶接形式 / 柱梁接合部 / 溶接施工 / 超音波探傷検査 / 実大実験 |
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| Outline of Research at the Start |
鋼構造建築物にとって，接合部の溶接欠陥は，溶接接合にとって避けて通れない課題である。そのため，どの程度の欠陥ならば部材の構造性能を損なわずに許容できるかという合否判定基準が必要となってくる。これには，「鋼構造建築溶接部の超音波探傷検査規準」が普及している。しかし，当該規準の合否判定基準は，1973年に制定されて以来，溶接技術，検査技術の進歩や建築基準法が変化しても改定されずに現在に至っており，過大な要求となっているケースもあれば，危険側の判定を与えているケースもある。本研究は，溶接欠陥が，接合部の構造性能に与える影響を実験的・解析的に検討し，合理的な合否判定基準を確立することを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，梁端溶接接合部に生じる溶接欠陥が構造性能に与える影響を構造実験により把握した上で力学的に解明し，合理的な判定ルールに基づいた検査規準を構築することである。
2020～2021年度では，梁にH-500×200×10×16（SN490B），柱に350×350×16（BCR295）を用い，梁と柱を通しダイアフラム形式で接合したT字形試験体（中型断面）を対象として，溶接欠陥の寸法形状および開先形状を実験因子とて合計18体の載荷実験を神戸大学において実施した。
2022年度では，破壊現象を検討する上で必要不可欠となるスケールエフェクトを実験的に確認するため，梁にH-800×300×16×28（SN490B），柱に550×550×25（BCP325）を用いた大型断面に対する外開先（工場溶接形式）試験体の載荷実験6体を実施した。これまでの中型断面試験体に対する寸法比は，約1.6である。最終年度である2023年度においては，大型断面に対する内開先（現場溶接形式）の載荷実験6体を実施した。大型断面実験については，いずれも京都大学において実施した。
載荷は，全試験体とも梁の全塑性モーメントMpに対する弾性変形角θpを基準とし，変位振幅3.0θpによる一定振幅の正負交番繰返し載荷とし，梁端接合部が破断するまで載荷した。溶接部に発生する亀裂の発生個所および亀裂の進展状況に着目して，詳細な記録を残した。
試験体を模した有限要素数値解析を行い，欠陥寸法が歪性状および開口変位に与える影響を調べ，実験より得られている亀裂進展状況との関係を調べた。欠陥寸法と開口変位の関係および開口変位と亀裂進展状況の関係を検討した。現在，中型断面実験に関する成果を日本建築学会構造系論文報告集（査読有り）に投稿中であり，引き続き大型型断面実験に関する成果を投稿予定である。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(17 results)
