2022 Fiscal Year Research-status Report

ダンパー抵抗部のねじれ座屈後挙動を制震作用に活用するための基礎研究

Research Project

Project/Area Number	22K14317
Research Institution	Yamaguchi University
Principal Investigator	本間小百合山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (60772499)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords	薄鋼鈑 / ねじれ座屈 / 制震部材
Outline of Annual Research Achievements	小規模な軸組構造に対するねじれ座屈挙動の変形能力を活用した制震ダンパーの力学的挙動を明らかにすることを目的とし、これについての研究に着手した。鋼材の変形能力を活用するこの手のダンパーでは、抵抗部が制震ダンパーとして機能することで、地震時に建物の水平荷重を抵抗部（ダンパー部）が担う効果が期待される。そのため、抵抗部の安定した挙動が求められる。しかし、木造軸組のように接合部（仕口部）の剛性が弱く、建物全体の変形性能が期待できないような建物に対しては、抵抗部の変形能力を小振幅時から発揮させ、抵抗部を早期に降伏させることが必要である。そこで、抵抗部が軸組よりも早期に降伏するように、抵抗部の板厚を極端に薄くしたものを試みた。板厚を薄くしたことで、低荷重での降伏は得られたが、ねじれ座屈が伴うことを確認した。令和4年度においては、このねじれ座屈現象を解明するために、これまでに抵抗部で同じような現象が報告されていないか、文献調査を行い、抵抗部の幅厚比と細長比から座屈が確認されていない領域と今回のような座屈を確認した領域とを整理し、ねじれ座屈が生じる幅厚比と細長比の境目について有限要素解析を用いてパラメータスタディを行った。また、ねじれ座屈後の繰り返し挙動について、解析を行った結果、ねじれ座屈後一定の耐力を保ったまま安定した履歴が得られたことから、解析条件に近い状態（抵抗部両端部の拘束がない）で、抵抗部のみの実験を行った。その結果、解析で得られたような抵抗部のねじれ座屈が確認され、ねじれ後の挙動についても安定した履歴が得られることが分かった。次年度においては、ダンパーが取り付く環境下に近い条件で抵抗部の両端部の拘束条件をいれた挙動について確認していく。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 研究計画1年目での主な目的は、ねじれ座屈を伴う制震ダンパーに対して、解析で得られたねじれ後の挙動を実験においてもその現象を確認することであった。実験において、ねじれ後の安定した繰り返し履歴が得られた。また、このねじれ座屈の要因の一つに、抵抗部の板厚が極端に薄いことが考えられる。その他、抵抗部の拘束条件によってもその影響があるのか調査するために、解析条件を変えた検討及び実験計画を検討している。
Strategy for Future Research Activity	ダンパーが取り付く構造形式によって、抵抗部の拘束条件がねじれやすさに影響しているのかを実現象においても確認するため、抵抗部をある程度、拘束した状態と令和4年度に実施した比較的拘束の無い状態での変形能力について検討する。抵抗部の拘束条件を明らかにした上で、同ダンパーの性能評価を行っていく。
Causes of Carryover	次年度使用額が生じた理由としては、本年度に予定していた国際会議への論文投稿を次年度に募集される国際学会への投稿予定としたため、国際会議の論文投稿費を計上した。