2011 Fiscal Year Annual Research Report
予想される超大地震動に対する鋼構造建物の自立限界を超える倒壊性状の把握
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23360247
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Field |
Building structures/materials
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
多田 元英 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90216979)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
桑原 進 大阪大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (10243172)
向出 静司 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教 (20423204)
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| Keywords | 降伏比 / 角形鋼管 / 耐力劣化 / 局部座屈 |
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| Research Abstract |
建築基準法が要求するクライテリアだけに基づいた画一的なチェック,すなわち中地震時の許容応力度の確認と大地震時の保有水平耐力の確認だけでは,近い将来に発生するであろう南海・東南海・東海及び上町断層帯等の超大地震に対して建物の完全倒壊が危惧される。本研究では,構成部材の劣化特性を把握した上で倒壊時の崩壊機構や骨組の劣化挙動を明らかにし,鋼構造建物の完全倒壊に対する構造性能を定量的に明らかにして設計に反映させることを目的としている。そのような目的の下,本年度は角形鋼管柱の大変形域の挙動を把握するための載荷実験を実施した。曲げ耐力が著しく低下するような大変形域までの復元力特性について載荷実験により確認した研究事例が少ないこと,また,降伏比が高い鋼材は塑性化後の余力が小さいという考えがあるものの,製造工程や機械的性質の違いに着目している実験事例が限られていることなどから,材料の降伏比を主なパラメータとした大変形域までの実験を行った。降伏比の高い鋼材として冷間ロール成形角形鋼管(BCR295相当品)を用い,降伏比の低い鋼材として冷間プレス成形角形鋼管(BCP325相当品)を用いることとし,幅厚比をサブパラメータに設定した。その結果,FAランク境界値程度以上の幅厚比では降伏比による最大耐力の差がほとんど見られなかったが,幅厚比がそれよりも小さい場合には,降伏比の小さい角形鋼管の方が最大耐力が顕著に大きくなるなどの知見を得た。また,曲げモーメント-回転角関係の劣化挙動に降伏比が及ぼす影響が小さいことも確認できた。一方,建物全体の倒壊挙動をシミュレートするために用いる「統合化構造解析システム」について,個々のステーションプログラムに使用するための汎用部分をコーディングしてシステムを充実させた。
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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
建物全体の倒壊挙動をシミュレートするためには柱部材の大変形域での劣化挙動を把握することが必要である。今年度の載荷実験により,基本的な性状を把握できたと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は角形鋼管柱の降伏強度を揃えた場合の降伏比の違いについて考察したが,引張強さを揃えた場合の降伏比の影響や斜め方向載荷の場合についてなど,より一般的な場合の知見を得ることが必要である。今後,そのための載荷実験を補充する予定である。また,倒壊挙動をシミュレートするための力学モデルの開発や数値計算のプログラム化を行う予定である。
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