2022 Fiscal Year Annual Research Report
Proposal of Structural Design Method for Steel Structures Based on Ultimate Performance using Collapse Analysis
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20H02292
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
松井 良太 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (00624397)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡崎 太一郎 北海道大学, 工学研究院, 教授 (20414964)
竹内 徹 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 教授 (80361757)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 崩壊解析 / ブレース / 塑性変形能力 / 模型載荷実験 / コンクリート充填鋼管 / 鋼構造 / データベース |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では，鋼構造物の限界性能を検証できる構造設計手法を提示することを目標に掲げた。2022年度では，鋼材ブレースとコンクリート充填鋼管柱パネルを主な対象とし，力学的性能について実験的な検証を実施した。同時に，2021年度までに得られた成果を総合的に見直した。
2020年度に構築した，鋼材ブレースの繰返し載荷性能のデータベースを国際会議で発表した。提示したデータベースは，一般的な鉄骨造に断面の試験体を含んでおり，塑性変形能力を評価する上で実用的な統計資料ではないという指摘や，なぜ引張耐力が材料強度の規格値を満たさないのかという質疑などを受けた。これより，実務で多用される断面の試験体のみを対象とし，圧縮側に偏った載荷履歴を採用した例を除いてデータベースを再構築したところ，現行の設計規準で引張耐力や圧縮耐力は評価できるが，座屈後耐力は更なる指標を導入すべきであることを見出した。同データベースで分析しきれなかった，鋼材ブレースの塑性変形能力を顕著に劣化させる破壊モードが生じる条件を，本研究課題で実施した20体ほどの模型載荷実験の結果により検証した。同条件は，鋼材ブレースの幅厚比と細長比を組み合わせて評価できることを確認した。有限要素解析で鋼材ブレースの破壊モードを再現するには，設計の指標として多用される単調引張試験の結果だけでは足りないことを確認した。
コンクリート充填鋼管柱パネル，コンクリートの自己収縮挙動が柱パネルの力学的特性にどのような影響を及ぼすか実験的に検証した。コンクリート養生期間が3か月と短かったため，自己収縮は柱パネルの性能にほとんど影響を与えなかった。2023年3月から2年間にわたり，継続して柱パネルにおけるコンクリートの自己収縮挙動を観察し続けることとした。現行の柱パネルの耐力評価法を見直し，より合理的な力学モデルを提示した。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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