2018 Fiscal Year Annual Research Report
事業継続を目標性能とした既存不適格鉄骨大スパン建屋の終局限界状態の解明
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18H01583
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
井戸田 秀樹 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10203192)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齊藤 大樹 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00225715)
長江 拓也 名古屋大学, 減災連携研究センター, 准教授 (90402932)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 鉄骨構造 / 既存不適格建物 / トラス梁 / 繰返し履歴モデル / 曲げ座屈 / 破断 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在の建築基準を満たさない古い既存不適格鉄骨大スパン構造物の代表的な梁架構である組立トラス梁（比較的細い部材を三角形に組み合わせ，それを柱間に渡して梁として用いているもの）の大変形繰返し載荷実験を行い，地震力が繰返し作用したときの破壊に至る挙動を把握した。また，組立トラス梁の耐力を決定する部材の座屈挙動（細い棒が圧縮力を受けたときに曲がって壊れる現象）を精緻に評価するため，組立トラス梁を部分的に取り出した部材単位での圧縮・引張繰返し載荷実験を行った。これらの実験から，組立トラス梁の耐力は，圧縮力による座屈挙動，および座屈後の繰返し外力による局所的な歪の累積に起因する部材の破断によって決定づけられることが解明された。
一方，これらの挙動を反映させた繰返し履歴モデル（地震力のような繰返し外力を受けたときの力と変形の関係）を構築するため，部材の細長比と部材耐力の関係，補剛箇所数と有効座屈長さの関係，繰返し載荷回数と部材破断後耐力との関係等を部材単位での実験結果に基づいて定量的に把握し，部材の繰返し履歴モデルを定式化した。また，部材と骨組との関係から，組立トラス梁全体の繰返し履歴モデルに展開した。
さらに，次年度からの研究実施に備え，組立トラス梁の座屈挙動を考慮できる時刻歴応答解析プログラム（動的な繰返し外力を受けたときの建物の挙動を再現できる計算プログラム）の準備と，その解析精度の検討を行った。また，３年目の研究課題である振動台実験に向けて，試験体設計方針の確認と使用する振動台に対応した試験体設計の予備的な検討を行った。
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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
平成30年度の具体的な成果目標は下記の５項目である。各項目ごとに進捗を説明する。
１）組立トラス梁の大変形繰返し載荷装置の設計 → 大スパン骨組の終局限界状態把握のためには，倒壊に至る大変形挙動を再現できる実験装置が必要となることから，骨組の層間変形角1/20に至るまで載荷が可能な大変形繰返し載荷装置の設計を行った。また，問題なく載荷ができることも確認した。２）組立トラス梁の大変形繰返し載荷実験 → 新たに設計した載荷装置を用い，既存不適格トラス梁の大変形繰返し実験を実施した。実験を通して，終局限界状態に至るまでの挙動を定量的に把握した。３）有限要素法解析による実験データの補間と繰返し履歴モデルの提案 → 当初の研究計画では有限要素法による実験データの補完を予定していたが，累積歪による部材破断が終局限界状態に大きく影響することがトラス梁の実験から明らかになったため，有限要素法解析は一部の範囲に留め，部材実験を新たに計画して部材破断現象の把握を実施した。４）柱梁接合部を含むH形鋼梁鉄骨フレームの大変形繰返し実験 → 当初の研究計画にはない部材実験を実施したため，Ｈ形鋼骨組の実験は次年度に実施することとした。５）有限要素法解析によるH形鋼梁フレームの履歴モデルの検討 → これも４）と同様であるが，今後の時刻歴応答解析に向けての解析プログラムの妥当性については今年度実施した。６）H形鋼梁を用いた試験体の設計方針の確認と予備的な検討 → ほぼ当初の計画通り実施した。
以上が，「おおむね順調に進捗している」理由である。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までの進捗状況で述べたとおり，平成30年度に計画していた実験のうちＨ形鋼梁鉄骨フレームの大変形繰返し載荷実験が次年度に繰り越されたため，それを踏まえた今後の研究計画を立案した。具体的には下記の通りである。
１）Ｈ形鋼梁フレームの繰返し載荷実験 → 当初の計画では横補剛された組立トラス梁の実験を予定していたが，組立トラス梁については横補剛されたものも含めて平成30年度に実験が完了している。したがって，組立トラス梁の実験に代わって初年度に実施できなかったＨ形鋼梁フレームの繰返し載荷実験を実施する。実験結果は初年度のトラス梁と同様に繰返し履歴モデルを構築するための基礎データとするとともに，必要であれば梁単体の繰返し載荷実験も実施する。２）有限要素法解析による実験データの補間と繰返し履歴モデルの提案 → 実験データに基づく履歴モデルの提案は平成30年度に実施済みであるが，本年度は有限要素法解析によって実験データを補完し，より精度の高い履歴モデルを構築する。対象とする梁は平成30年度に実施した組立トラス梁と，今年度実施するＨ形鋼梁フレームの両方である。３）組立トラス梁フレームの履歴モデルを用いた時刻歴応答解析手法の確立 → 提案した履歴モデルを用いて，種々のタイプの骨組に対する時刻歴応答解析プログラムを作成する。また，既存不適格建物の評価に応用できるような簡易的な評価のための情報提供も行う。４）最終年度に実施予定の振動台実験に向けた試験体の設計方針の確認と予備的な検討，および多計測点の動的測定を考慮した効率的な計測方法の検討を実施し，振動台実験に備える。
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Research Products
(2 results)
