2017 Fiscal Year Annual Research Report
Deformation Capacity of the Beam-Column subjected to Axial Force with Bending Moment
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15K06291
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
佐藤 篤司 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00362319)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 鋼柱 / H形断面 / 最大耐力 / 塑性変形能力 / 曲げねじれ座屈 / Pδモーメント / 局部座屈 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度はまず、H形断面鋼柱の構造性能を評価するために、軸方向力（以下、軸力という）と曲げモーメントを作用させた実部材実験を実施した。地震力などが作用するラーメン架構の鋼柱には，水平外力に抵抗するせん断力が生じ，結果として部材断面には曲げモーメントが生じる。部材に生じる曲げモーメントの大きさは，鋼柱部材の両材端条件（取付く梁部材の大きさ）に大きく依存し，材端曲げモーメント比は様々な値となる。最終年度は，材端曲げモーメント比が実構造物の応力分布に近くなる0.5を設定した実験を実施した。実験結果より，現行指針を超える軸力比と曲げ面内曲げ座屈細長比の組合せの鋼柱であっても，部材耐力は部材断面の構造性能で決まる耐力が確保できていることを確認した。さらに，現行指針を超える軸力比と曲げ面内曲げ座屈細長比の組合せの鋼柱であっても，指針が担保できるとする塑性変形能力（３以上）を確保できていることを確認した。つまり、現行指針が定める鋼柱の設計制限は安全側の判断となっており、実験で観察された構造性能に基づいて判断すると、より細長い鋼柱が設計では利用可能になることを明らかにした。
最終年度では、次に有限要素法解析を用いた数値シミュレーションを実施し、様々な荷重条件での部材性能の構造性能を確認した。数値シミュレーションを実施するにあたっては，初年度から実施してきた実部材実験とのキャリブレーションを実施し、その再現精度を確認した上で行った。
実部材実験及び数値シミュレーションの結果を活用した因子分析を行い，鋼柱の設計変数を陽に反映した最大耐力評価式・塑性変形能力評価式を提案した。提案した評価式は，現行指針では安全側に評価していた鋼柱の構造性能をより適切に評価できる形で提案できている。
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