塑性ひずみ履歴を受けた鋼構造部材の残存性能推定方法に関する研究

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19760384
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 松本 由香 Yokohama National University, 大学院・工学研究院, 准教授 (70313476)
• Keywords: 建築構造・材料 / 鋼部材 / 硬さ / 残存性能

Research Abstract

近年、地球環境問題への配慮から、建築構造物の長寿命化や部材のリユースに対する社会的関心が高まっており、解体の容易な構造形式やスケルトン-インフィル構造などの開発が盛んに行われている。ここで意図している建築資材の保全・循環を実現するためには、被災後の構造物や一旦解体された鋼部材の残存性能を推定し、構造物や部材が継続使用可能かどうかを判定する技術が求められる。
一方、小型で携帯可能な硬さ計測機器が開発されたことを受けて、鋼部材の硬さ計測を現場での検査項目として取り入れる動きがある。鋼部材の残存性能を硬さから推定することができれば、建築資材の保全・循環を促進する上で有益である。本研究では、既往の実験結果に基づき、塑性ひずみを受けた鋼材の機械的特性(引張強さ、一様伸び、補歪エネルギー)を、硬さ変化率の関数として定式化した。更に、無垢材の応力ひずみ関係と硬さ変化率によって、塑性化後の応力ひずみ関係を推定する手順を提案した。これらの知見の実大部材に対する適用性を検証するため、SN400材の圧延H形鋼による梁試験体6体を製作し、載荷パターンをパラメータとして繰り返し載荷実験を実施した。梁が破断するまで載荷した試験体について硬さ計測を行った結果、載荷パターンが異なる場合でも、破断面付近の硬さには有意差が見られないことが確認された。一部の試験体については破断する前に載荷を中断し、硬さ計則を行った。これらの試験体については、破断させた試験体に比べて硬さ変化率が小さく、変形性能として余力があることが硬さから推定できた。しかし、硬さ計測値にはばらつきがみられるため、残存変形性能の予測精度を向上させるためには、計測条件を含めた検討が必要である。