2016 Fiscal Year Research-status Report
格子状壁面を用いた新しい耐震構造実現のための基礎的研究
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15K06305
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| Research Institution | Kogakuin University |
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Principal Investigator |
山下 哲郎 工学院大学, 建築学部(公私立大学の部局等), 教授 (80458992)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石川 浩一郎 福井大学, 学術研究院工学系部門, 教授 (50168192)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 格子 / 六角形 / 耐震壁 / 鉄骨 / 立体トラス / 塑性変形 / せん断 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1)単層格子耐震壁の座屈変形角の定量的評価：既往の六角形および三角形格子耐震壁計７体（六角形４＋三角形３）の繰返しせん断実験結果を横断的に分析し、単層格子耐震壁の構面外が生じる座屈変形角をせん断パネルダンパーの式を援用して定量的に表現することを試みた。７体の実験で構面外座屈が最初に生じたせん断変形角は正規化細長比の簡単な関数で精度よく近似できることを明らかにした。
2)複層立体トラス耐震壁の繰返しせん断加力実験：上弦面と下弦面が４５度の角度をなす2x3グリッドの複層立体トラスを耐震壁とし、繰返しせん断加力実験を実施した。当立体トラスにおいては上弦材がブレース状に水平面と45度の角度をなし、せん断力による軸力を負担するのに対し、斜材と下弦材はせん断力に対して応力を生じず、上弦面の構面外変形を防止する補剛材として機能する。費用の制限よりシステムトラスは使用できず、弦材を軽量溝型鋼、斜材を平鋼としガセットプレート接合を用いた計３体の軽量な縮小試験体を製作した。地震力を負担する上弦材は３体とも共通で、試験体１、２は斜材の剛性を変え、試験体３は上弦材のみの単層試験体としたものである。実験の結果、全試験体で顕著な上弦材の座屈を生じ、典型的なスリップ型履歴を示した。またこのようなトラス耐震壁の短所として座屈は数本の部材に集中的に生じた。当実験の分析と補足実験を2017年度に実施予定である。
3)立体トラス耐震壁の動的崩壊解析：四角錐体より構成される立体トラス平板の耐震壁では、せん断力に対して抵抗する複数の斜材が一斉に連鎖座屈を生じ急激に不安定化するため、耐震壁を若干の曲率を有する部分円筒として部材座屈のタイミングをずらし、靭性の向上を意図した。個材の弾塑性座屈を考慮したモデルに入力レベルを漸増する応答解析によりこの効果を実証したほか、１自由度系で弾塑性応答を簡易に推定する方法を考案した。
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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
単層六角形格子耐震壁については有限要素解析を用いた実験結果の分析を実施し、塑性座屈特性に関する知見を2016年度IASS（国際シェル・空間構造学会）に発表した。複層格子耐震壁については、四角錐体から構成される立体トラス耐震壁については、動的解析による崩壊加速度の予測に関する論文を同じく2016年度IASS（国際シェル・空間構造学会）に発表したほか、予定通り上弦面と下弦面が45度の角度をなす別種の立体トラス耐震壁に関する繰返しせん断加力実験を実施した。ここでは顕著な損傷集中がトラス耐震壁の問題として新たに見いだされ、その解決方法は2017年度に模索する予定である。以上より進捗状況は概ね順調であると判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度の2017年度における研究の推進方策は、１）単層格子耐震壁については、六角形格子を中心として繰返しせん断力に対するの塑性座屈挙動の特徴とその定量的評価をまとめ、論文化する。また格子の性質を巨視的に、かつ簡易に表現できる連続体置換による力学的特性の表現について整理し、論文または技術報告等の形で発表する。２）複層格子耐震壁については、2016年度に実施した立体トラス耐震壁の座屈挙動の有限要素解析等による分析を実施するとともに、損傷が局所に集中しない接合部降伏型トラス耐震壁に関する基礎的実験を実施する。また動的解析による斜材が座屈する場合の崩壊加速度の推定に関する研究も継続する。
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| Causes of Carryover |
主として、旅費および謝金が当初計画より少なかったため
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
接合部と部材の基礎的な実験等に使用する。
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