2018 Fiscal Year Research-status Report
Modeling of hysteretic behavior & evaluation on the plastic deformation capacity of steel beam-to-column connections under random loading histories
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17K14762
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| Research Institution | Tokyo City University |
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Principal Investigator |
焦 瑜 東京都市大学, 工学部, 准教授 (40632493)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 部材面内解析 / 低サイクル疲労 / 歪履歴 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
一定振幅繰り返し載荷を受ける鋼材の歪振幅と破断までの繰り返し回数Nfの間にManson-Coffin形式の相関関係があることが知られている。鋼構造柱梁接合部においても、変位振幅と破断までの繰り返し回数Nfの関係を求め、接合部の塑性変形能力を評価する方法は一般に使われている。しかし、鋼材や形状が異なる接合部のManson-Coffin評価式がそれぞれ異なるため、この評価法を使う場合、異なるパラメータを持つ柱梁接合部ごとに実験を行う必要がある。そこで、2018年度では、まず鋼梁の数値面内解析を行い、実験で計測できない柱梁接合部の梁端フランジ破断箇所における歪履歴を求める。
具体的には、既往の実験データを収集し、本研究のデータベースを構築する。パラメータは鋼材の力学特性、部材の形状、接合部形式、載荷履歴となる。データベースの実験結果のもとで、数値積分による鋼梁部材の面内解析を行い、試験体の実験結果と解析結果を比較し、解析方法の妥当性を確認する。
解析によって得られた破断したフランジの歪履歴から最初の10サイクルを抽出し、歪硬化が起きる前の最初の半サイクルを除く、各サイクルの全振幅の平均値を破断箇所の歪振幅と定義した。また、破断箇所の歪振幅と梁の破断回数との間に、素材や柱梁接合部の形状の違いによらずManson-Coffin形式の相関関係があることを解明し、Manson-Coffin型の評価式を提案した。
更に、線形累積損傷則を用いることで、変動変位振幅下における鋼構造柱梁接合部の塑性変形能力を概ね評価できることを確認した。
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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
当時2018年度に柱梁接合部の繰り返し載荷実験を計画していたが、オリンピックなどの関係で、試験体の制作周期が長くなってしまい、実験は2019年度に変更した。代わりに、2018年度には、これまでの実験結果を基づき、面内解析を行い、破断箇所の歪振幅と梁の破断回数の関係の確認し、変動振幅下における鋼構造柱梁接合部の塑性変形能力を評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度では、前年度の応答解析結果の上、構造の形態が異なる鋼構造骨組の解析を行い、ランダムな地震を受ける中低層鋼構造柱梁接合部の挙動を検討し、連続地震動の影響を考慮できる載荷履歴を提案する。提案される載荷履歴を用いて柱梁接合部の静的繰り返し載荷実験を行い、任意の載荷履歴を受ける梁端接合部の塑性変形能力を評価する。
更に、以上の研究結果を用いて、柱梁接合部の塑性変形能力を評価するための適切な載荷プロトコルを提案する。
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| Causes of Carryover |
オリンピックの関係で、信頼できる工場が柱梁接合部試験体を作成する期間が長くなってしまい、2018年度内で実験ができなかった。試験体の納品時期は2019年5月となり、費用の支払いタイミングも実験期間も2019年に変更する。
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