2022 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of stability and evaluation of the structural performance of the Beam-Column subjected to Axial Force with Bending Moment
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20K14868
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
三井 和也 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 助教 (60862224)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 溶接組立部材 / 矩形断面部材 / 局部座屈 / 弾塑性構成式 / 劣化挙動 / 繰返し荷重 / 載荷履歴 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
東北地方太平洋沖地震や熊本地震のような複数回の強振動が発生する地震が観測されている．あるいは，海溝型地震に起因する長周期地震動が高層建築物に作用すると，柱梁部材には多数回の繰返し荷重が作用することも観測されている．部材に作用する外力はこれら地震動に応じて大きく異なるため，構造物が倒壊に至るまでの繰返し地震動と部材の挙動の関係性を明らかとすることが求められている．鋼構造骨組の倒壊挙動の要因は部材の座屈と接合部の破断であるが，本論文では柱部材として利用されることの多い矩形断面部材の座屈に焦点をあて，構造実験および有限要素法数値解析により部材の最大耐力と耐力劣化挙動について検討を行っている．ただし，有限要素法によりシミュレーションする場合，鋼材の弾塑性構成式による影響を大きく受けるため，材料非線形性を高精度で再現できるような構成式を適用する必要がある．
本申請では繰返し載荷履歴が矩形断面部材の局部座屈により決定される最大耐力や耐力劣化挙動といった構造性能に及ぼす影響を構造実験と有限要素法よる弾塑性数値解析により明らかにすることを目的とする．まず，片持ち梁形式の部材に単調および繰返し水平力を作用させた構造実験を実施する．繰返し水平力は同一形状の試験体に対し，複数種の対称系の漸増・一定振幅および非対称系の振幅を実施し，載荷履歴が耐力劣化挙動に及ぼす影響を実験的に検証する．また，実験結果を補完すべく，有限要素法による数値シミュレーションも実施する．前述のように鋼材の弾塑性構成式の設定がシミュレーション結果に影響を及ぼすため，繰返し素材引張試験を実施し，素材引張試験を有限要素法数値解析により模擬することで，種々の弾塑性構成式の材料特性を決定する係数を同定する．この同定結果を踏まえ，矩形断面部材の評価指標である新規幅厚比尺度SHに基づき，単調載荷と繰返し載荷時の構造性能の関係性を検討する．
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