2019 Fiscal Year Annual Research Report
Three dimensional elasto-plastic behavior and structural performance of steel subframe with floor slab
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18H01580
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
中野 達也 宇都宮大学, 地域デザイン科学部, 准教授 (00361361)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
聲高 裕治 京都大学, 工学研究科, 准教授 (80343234)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 柱梁接合部 / 床スラブ / ３次元挙動 / 載荷実験 / 有限要素法解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，角形鋼管柱とＨ形鋼梁で構成される鋼構造ラーメン構造について，多方向入力を受ける床スラブ付き立体柱梁部分架構を対象に，架構全体および柱・梁・パネル・床スラブそれぞれの３次元弾塑性挙動，柱梁接合部近傍における応力伝達機構，剛性ならびに耐力・塑性変形能力などの終局限界性能を解明することを目的としている．
２年目（令和元年度）は１年目（平成３０年度）に実施した床スラブ付き中柱梁部分架構の載荷実験から得られた実験データを整理・分析し，各部材の塑性歪エネルギーの分担状況や床スラブの合成効果などを検討した．実験データの分析から，次の知見が得られた．［1］床スラブの合成効果を考慮した全塑性曲げ耐力の評価式を構築し，その比率である部材間耐力比によって，主として塑性歪エネルギーを吸収する部材を概ね評価できることを示した．［2］床スラブ板要素と直交梁によるねじり抵抗が，構面梁の曲げ耐力の上昇に及ぼす影響は小さい．
次に，床スラブ付き隅柱梁部分架構の載荷実験の準備を完了した．実験パラメータは，載荷方向（-45・０・45度）と床スラブの有無・形状である．45度と-45度は，それぞれ柱に取り付く梁2本に作用する曲げモーメントが同方向の場合と，異方向の場合である．-45度の場合には，試験体図心と載荷軸が偏心するため，載荷装置を保護するための補剛治具を考案・整備した．また，１年目に調達した３次元座標計測システムは，データ処理がオフライン時に限定されていた．静的な載荷実験ではリアルタイムでの挙動のモニタリングが極めて重要であるため，別途現有しているデータ収録ソフトウェアを改良して３次元座標計測システムとの連動化を実装し，半リアルタイム計測システムを構築・整備した．載荷実験は，進捗状況で後述する理由により，３年目（令和２年度）の前半に実施する．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
年度の中盤に，実験室のある建物の改修工事が行われた．研究スケジュールの見直しを行い，年度当初は建物引渡し後の３月に載荷実験を実施・完了できる見込みであった．しかし，コロナ禍への対策ですべての実験が禁止されたため，準備は完璧に整っていたが実施することができなかった．
一方，中柱梁部分架構の実験データを分析した結果，１年目と２年目の実験データがあれば，当初３年目に計画していた床スラブ付き側柱梁部分架構の実験は，床スラブ無しの純鉄骨試験体のみで研究目的を達成できることが判明した．
以上の２点の理由から，２年目の遅れは３年目に挽回できる見込みのため，年度計画に対してはやや遅れていると判断する．
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| Strategy for Future Research Activity |
まずは２年目に完了する予定であった載荷実験を遂行し，研究計画の遅れを取り戻す．
並行して，当初から３年目に計画していた側柱梁部分架構の検討を推進する．実験パラメータは，柱梁耐力比，載荷方向（０・45度）を考えている．事前に有限要素法解析による予備解析を行って，試験体数の削減を図る．
得られた成果を取りまとめて，学会発表および論文投稿などを行う．
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Research Products
(5 results)
