2020 Fiscal Year Research-status Report
Structural performance evaluation of building H-shape steel column under seismic load action
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19K04687
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
佐藤 篤司 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00362319)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | H形断面鋼柱 / 軸力比 / 細長比 / 塑性変形能力 / 最大耐力 / 全塑性モーメント / 曲げねじれ座屈 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和２年度は、中幅H形断面鋼柱の実部材実験を実施した。部材に作用させた外力は軸方向圧縮力と材端曲げモーメントであり，地震力などの水平力が鋼構造建物に作用した際の部材の応力状態を再現したものである。極めて稀に発生する地震動に対して鋼柱の構造安全性を確認する実験を意図しているため，材端曲げモーメントを正負への繰返し載荷とした。実験に用いた実部材の形状は、H-148x100x6x9（SS400）であり，実建物で用いられるサイズの1/3～1/2に相当する。これは，保有する実験装置の容量による制限であるが，構造性能（耐力や変形能力）については，基準化した無次元量で評価を試みることから，寸法効果による影響は最小限にすることが可能である。
昨年度実施した細幅H形断面鋼柱同様に，終局時の変形性状は曲げねじれ座屈で決定し、塑性変形の性状は傾向が同じであることを確認した。一方で、中幅H形断面鋼柱は、曲げねじれ変形が細幅よりも敏感ではないことから，曲げねじれ変形の累積の度合いは緩やかになることを確認した。つまり，曲げねじれ変形の累積度合いは断面形状に大きく依存し、塑性化後の塑性変形性状を評価する際には、曲げねじれ変形の感度（断面形状による）を考慮する必要があることを明らかにした。
昨年度・本年度の実験結果と有限要素法に基づく数値解析結果を用いて、H形断面鋼柱の塑性変形能力を評価し、前述した柱の断面形状を陽に反映した塑性変形能力評価式，耐力評価区分式を提案するに至った。
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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
H形断面鋼柱は、軸力と曲げモーメントが同時に作用する部材であり、軸力の大きさと断面形状に応じて終局時の崩壊形式が変化する。その変化を定量的に評価し，塑性変形能力を確保するための制限式を提案するに至っている。現在は、査読論文への投稿準備を進めており，想定通りの進捗と言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
塑性化を許容する鋼柱においては、その構造性能を明示できるている必要があるため，断面形状・応力状態を陽に反映した設計式を用いて、設計者がより利用しやすい体系への整理を試みる。設計式が示す構造性能とその信頼性が陽に反映できるデータの明示を審査論文等で発表を試みる。
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