Evaluation of weld defects in steel buildings

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02297
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 23010:Building structures and materials-related
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: TANAKA Tsuyoshi 神戸大学, 工学研究科, 教授 (90243328)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 浅田 勇人 芝浦工業大学, 建築学部, 准教授 (70620798) ; 高塚 康平 京都大学, 工学研究科, 助教 (90758351) ; 多賀 謙蔵 神戸大学, 工学研究科, 教授 (40578259)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 溶接欠陥 / 梁端溶接接合部 / 欠陥寸法 / 塑性変形能力 / 亀裂進展 / 構造実験 / 有限要素数値解析 / 亀裂開口変位

Outline of Final Research Achievements

Weld defects are an unavoidable issue for welded joints in steel structural buildings. Therefore, a standard value is required for the degree of defects that can be tolerated without impairing the structural performance of the member. In particular, defects in full penetration welds of beam end flanges are directly related to the seismic performance of the frame. In this study, loading experiments were performed on a total of 30 specimens with experimental factors including defect size (height, length), groove shape (outer groove, inner groove), and cross-sectional size of H-beam (medium, large), and a rational defect acceptance criterion was proposed based on the crack opening displacement obtained by finite element numerical analyses.

Free Research Field

建築鋼構造

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在，日本では溶接欠陥の合否判定に「鋼構造建築溶接部の超音波探傷検査規準（日本建築学会）」が用いられている。しかし，この規準は1973年に制定されたものであり，当時の建築基準法は，許容応力度設計に基づくものであったため，合理性を欠く面を有する。また，本研究で提示した合否判定基準は，構造実験および数値解析より得られた亀裂開口変位を基に，欠陥寸法および欠陥位置と溶接欠陥に起因する延性亀裂の進展を直接関連付けたものであり，鋼構造骨組の安全性の向上に役立つものである。