鉄骨柱梁溶接接合部の塑性変形能力と載荷速度・温度上昇・材質特性変化の相関

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12450224
• 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): 森 保宏 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30262877) ; 南 二三吉 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60135663) ; 鉾井 修一 京都大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80111938) ; 金尾 伊織 京都大学, 防災研究所, 非常勤研究員
• Keywords: 鋼構造柱梁接合部 / 塑性歪 / 発熱 / 破壊靭性 / 変形能力 / 熱伝導

Research Abstract

鋼構造溶接接合部の塑性変形能力と脆性破断を支配する、ひずみ速度による鋼材特性の変化、塑性変形に伴う温度上昇とそれによる鋼材特性の変化、またそれらに影響を及ぼす梁端近傍多軸ひずみに焦点をあて、『動的載荷->塑性化による履歴エネルギー消費->変換熱エネルギーによる温度上昇->鋼材靭性変化->塑性変形能力の変動』という過程を定量化することを目的とする。平成12年度では、(1)中低層鉄骨造骨組の梁が大地震時に被るであろう回転角速度の同定、(2)実大柱梁接合部試験体に対する動的載荷実験を実施た。主たる知見は以下の通りである。
(1)鋼構造骨組に対する一般化モデルを用いた一連の地震応答解析から、現行の耐震設計において大地震と理解される地震動レベルに対して、梁が被る回転角速度は0.1〜0.15rad/secであること、また近年の大地震において断層近傍で記録された地震動に対して、その回転角速度の上限は0.2rad/sec程度であることを同定した。
(2)実大梁柱接合部試験体3体を対象に、漸増振幅正弦波強制入力を加えた実験を実施し、大きな塑性履歴を受ける接合部近傍における温度と歪に関わる詳細な情報を獲得した。試験変数としては、破断に大きな影響を及ぼすスカラップ形状(従来型およびノンスカラップ工法)と、指定塑性化領域(従来の方法とRBS工法)を選択した。接合部近傍断面における計64対の温度と歪データから、温度上昇と累積塑性歪の関係を分析した結果、熱伝導による温度移動が顕著であること、従って累積歪の多寡と温度には単純な線形関係が存在し得ないことが明らかになるなど、次年度に予定する三次元熱伝導解析に対する基礎資料を蓄積できた。

Research Products

• [Publications] Nakashima,M.: "Quality Assurance for Welding of Japanese Welded Beam-to-Column Connections"Proceedings of the Second International Conference on Behavior of Steel Structures in Seismic Areas(STESSA '2000). 223-230 (2000)
• [Publications] Suita,K.: "Comparison of Seismic Capacity between Post-Northridge and Post-Kobe Beam-to-Column Connections"Proceedings of the Second International Conference on Behavior of Steel Structures in Seismic Areas(STESSA '2000). 271-278 (2000)
• [Publications] Nakashima,M.: "Comparison in Earthquake Responses of steel Moment Frames Subjected to Near-Fault Strong Motions Recorded in Japan, Taiwan, and the U.S."International Workshop on Annual Commemoration of Chi-Chi Earthquake. 112-123 (2000)
• [Publications] 菅谷将司: "H形鋼梁塑性変形時の温度変化予測"日本建築学会大会学術講演梗概集. 環境工学II(D2). 37-38 (2000)
• [Publications] 菅谷将司: "H形鋼梁塑性変形時の温度変化予測"日本建築学会近畿支部論文報告集. 第40号環境系. 105-108 (2000)