2000 Fiscal Year Annual Research Report
都市直下型地震時における構造物の動的損傷・破壊現象の解明と耐震対策に関する研究
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10355022
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
谷村 眞治 大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (30081235)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齋藤 年正 日立造船(株), 技術研究所・要素技術研究センター, 主席研究員
高畠 秀雄 金沢工業大学, 工学部, 教授 (20064462)
秋山 宏 日本大学, 理工学研究科, 教授 (80010825)
浅田 和雄 三菱重工業(株), 高砂研究所, 主務研究員
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| Keywords | 直下型地震 / 構造物 / 破壊 / 動的応答 / 解析 / 鉄骨構造 / ソリッドモデル / 振動 |
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| Research Abstract |
阪神・淡路大震災で生じた大型構造部材の脆性破壊の発生メカニズムを理解するために、大型高層鋼構造物モデルの基底部に、その地震時の記録波形を入力して、その地震動初期の激しい上下・水平動の入力時間と対応した構造物の過渡応答時の挙動を動的有限要素法で解析した。これにより、その過渡応答時において、鋼部材の動的降伏点及び引張強さを超えた引張応力が発生するところが、数ヶ所以上ある結果が得られた。また、その鋼部材中で応力集中係数が約6に達する場合のあること、及び鋼材強度のひずみ速度依存性も明らかにした。これらの結果から、直下型地震動初期の激しい揺れに対応した大型構造物の過渡応答時において、脆性破壊の開始が起きた可能性が高いことを、明らかにした。
建築物の終局エネルギー吸収能力を予測する上で重要な塑性破壊遷移温度(FTP)に注目し、実大振動台実験を行った。FTPは地震によるエネルギー入力速度にも依存し、阪神・淡路大震災のように、これが大きい場合は、構造要素の塑性化による温度上昇が極めて顕著で、FTPが約20度低くなり、脆性破壊が起こりやすくなる結果が得られた。FTPは形状切欠きにも依存すると考えられ、一連の要素試験により、その相関性を明らかにした。鋼構造建築物の地震動に対する抵抗力はエネルギー吸収能力と考えられ、これは構造各要素の終局エネルギー吸収能力とエネルギー分布を表わす損傷分布を的確に把握することにより評価でき、これにより耐震法を統一的に論ずることができる。
門型および7階建鉄骨造中層ラーメンに対する質点系解析、フレーム解析、連続体解析による動的解析結果は概ね一致していることが明らかとなった。直下型地震は海洋型地震に比べて瞬間入力エネルギー変化が非常に大きく、それが最大となる時刻で応答が最大値を示すことから、この急激なエネルギー変化に対応できる強度が耐震上不可欠であることを明らかにした。
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[Publications] S.Tanimura.K.Mimura.T.Nonaka.and W.II.Zhu: "Dynamic failure of structures due to the great Hanishin-Awaji earthquake"International Journal of Impact Engineering. 24(6-7). 583-596 (2000)
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[Publications] 谷村眞治,部谷弘之,楳田努,三村耕司,吉川紀: "ニールセン橋支承部の三次元動的挙動解析"日本機械学会論文集(A編). 66-651. 2079-2086 (2000)
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[Publications] 秋山宏: "Evaluation of fractural mode of failure in steel structures following Kobe lessons"Journal of Constructional Steel Research. 55. 211-227 (2000)
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[Publications] 秋山宏 他3名: "鋼部材におけるエネルギー遷移温度と形状に関する研究(その1)"日本建築学会大会学術講演梗概集. 417-418 (2000)
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[Publications] 高畠秀雄,中川佳久,中野信教: "各種動的解析法における応答性状の相関性"(続)兵庫県南部地震における構造物の衝撃的破壊に関するシンポジウム. 1-14 (2000)
