| Project/Area Number |
22K04403
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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 |
東 康二 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)
赤星 拓哉 崇城大学, 工学部, 助教 (40848454)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 建築構造・材料 / 鋼構造 / 溶接接合部 / 脆性破壊 / 接合部詳細 / スカラップ / 破壊モード |
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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が，建築工事標準仕様書（JASS6）において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できず，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から，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，脆性破壊の発生を抑制する形状の最適化を図る．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，接合部詳細の中でひずみ集中点となるスカラップ底から進展した延性き裂を起点とする脆性破壊を的確に予測し，より正確に接合部の終局耐力を求めると共に，脆性破壊の発生を抑制する接合部の詳細形状の最適化を図ることを目的とする．
解析的研究として，JASS6で推奨される複合円型およびAISC仕様規定に示される形状をもつ試験体をモデル化し，解析の相当塑性ひずみ分布図からスカラップ底，或いはサブマージアーク溶接(SAW)の溶接止端部に沿った方向に貫通切欠きを設け，脆性破壊の発生を予測した．解析結果から，ウェブ厚とSAW脚長との相関により破壊方向が決定づけられ，ウェブ厚12mmが境界となること，及びSAWの脚長によってSAWの溶接止端部に沿った延性き裂が進展する可能性が示唆された．そこで，スカラップ底から脆性破断に到ると予想されるSAWサイズと，SAWに沿って延性き裂が進展すると解析的に予想されるSAW脚長の試験体を作成し，確認実験を実施した．この結果，SAWサイズによる破断性状に違いは見られず，ウェブ厚の境界となる12mmの場合は，SAWの靭性確保により，破壊を回避できることが明らかとなった．
モデル化試験体では，各プレートの幅厚比が実構造部材と異なり，シアスパン比も異なる等，実構造への適用性について検討されていなかった．そこで，モデル化試験体による検討により最適化したスカラップ形状，SAW脚長，ウェブ厚を用いて，実大柱梁接合部の終局耐力を検討した。その結果，推奨されたスカラップ形状，SAW脚長で高い塑性変形性能が期待できると共に，ウェブ厚に関しては，モデル化試験体程の感受性はなく，3割程度拡大しても性能に大きな差は生じないことが明らかとなった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画に従い，初年度の実験・解析結果から課題として挙がっていた形状，寸法によるき裂進展方向の相関について，実大モデルを用いて検証した．ウェブ厚に関する懸念事項（板厚制限）について検討した結果，実大モデルでは板厚の制限を緩和できる方向性を見出すことができ，改良スカラップの実用化に向けて前進した．
また，混合モード比については，材料実験レベルでの検討から，本実験で用いられた接合部モデルでの検討に拡張し，昨年度の不足分を接合部モデル実験から抽出し，補完した．解析的検討の結果，その有効性を確認できた．
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| Strategy for Future Research Activity |
材料試験レベルでは3点曲げ試験，4点せん断試験を継続し，混合モード評価式の精度を上げる．またウェブ厚とSAW脚長の相関で延性き裂の進展方向をコントロールできることから，幅厚比の大きな実大モデルで，パラメータスタディを実施し，その最適化の範囲を決定する．その中で，危険側に近い試験体について実験を実施し，その妥当性を検証する．延性き裂の発生と脆性破壊への転化の予測手法により，塑性変形性能が最大となる条件を確定できると考える．
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