地震入力を受ける鉄骨骨組の完全崩壊再現実験システムの開発と検証

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11555150
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 中島 正愛 京都大学, 防災研究所, 教授 (00207771)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 五十嵐 秀一 理研精機(株), 開発課長(研究職) ; 吹田 啓一郎 京都大学, 大学院・工学研究科, 助手 (70206374) ; 井上 一朗 京都大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40029294)
• Keywords: 完全崩壊 / 損傷評価 / 構造実験 / オンライン実験

Research Abstract

本研究では、「構造物の完全崩壊を実験室で再現する」ことを主題とし、構造物の完全崩壊に関する実験情報を獲得する新しい実験手法を考案する。本研究を遂行するにあたって、次に示す三ステップからなる研究計画を設定する。(1)完全崩壊実験を可能にするオンライン応答実験法の構築:(2)(1)の適用性を検証するための単純鉄骨ラーメン縮小模型に対する準静的実験:(3)不静定次数の高い鉄骨平面ラーメン縮小模型に対する完全崩壊実験。本研究は三年計画とし、本年度(平成12年度)においては、(1)の改良を図るとともに、(2)を実施した。
切削加工による小型梁模型骨組(縮小率約1/10)を二体製作し、予め指定した変位履歴を準静的に載荷する実験を実施した。初年度に構築したシステムの制御精度を定量的に把握するために、小変形領域における繰り返し実験を通じて、加力システム-制御システム-計測システム間のオンラインデータ交換、変位制御精度と変位計測精度の相関を分析した。また超大変形を与え模型骨組の部材が完全に切断されるまでの挙動を追跡した。これら一連の実験から得た知見は以下の通りである。(a)変位制御精度として0.02〜0.03mmが得られることを確認し、次年度実験予定である骨組模型へのオンライン応答実験を精度よく実施するための条件が整った。(b)超大変形に伴う梁部材の横座屈とその後の構面外変形(変位とねじれを含む)を計測するために整備した複数台巻き込み型変位計測システムが正常に作動し、ねじれ回転角にして90度までの回転を精度よく計測しうることを確認した。(c)完全破断を再現するためには層間回転角として約1/3程度が必要であること、それに至る変形を構築した載荷装置が不都合なく与えることができることを検証した。
最終年度である次年度では、このシステムを用いて骨組模型に対する完全崩壊実験を実施し、完全崩壊に至る挙動に対する定量的データを提洪するとともに、骨組が完全崩壊に対して有する特性・性能を工学的見地から分析したい。

Research Products

• [Publications] 金尾伊織: "繰り返し載荷を受けるH形鋼梁の横座屈挙動と座屈補剛"日本建築学会構造系論文報告集. 505号(6月掲載予定). (2001)
• [Publications] Nakashima,M.: "Development, Potential, and Limitations of Real-Time Online (Pseudo dynamic) Test"Philosophical Transactions of the Royal Society. (4月掲載予定). (2001)