2013 Fiscal Year Annual Research Report

２方向加力を受けて塑性化した接合部パネルに取り付く梁の弾塑性挙動と設計法

Research Project

Project/Area Number	25709047
Research Category	Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
Research Institution	Utsunomiya University
Principal Investigator	中野達也宇都宮大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00361361)
Project Period (FY)	2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords	鋼構造 / 柱梁接合部 / 塑性変形能力 / ２方向載荷実験 / 有限要素解析 / 梁端接合部 / 接合部パネル
Research Abstract	本研究では，鋼構造骨組の角形鋼管柱・H形鋼梁接合部において，塑性化したパネル面に取り付く梁の弾塑性挙動を明らかにすることを根幹とし，取り付くパネル面の塑性化に伴って減少する梁端接合部の曲げ耐力や梁の塑性変形能力を定量的に評価した上で，水平2方向加力を受ける場合を想定した柱梁接合部の設計法を提示することを目的としている．初年度である2013年度は，パネル面の塑性変形と，それに起因して減少する梁端フランジ・ウェブの曲げ耐力の関係を明らかにするために，架構形状と載荷パターンをパラメーターとしたFEM解析を行った．解析結果から，取り付く接合部パネル面が塑性化した場合，梁の全塑性曲げ耐力は，精算値に対して1割弱～3割低下することを明らかにした．梁端ウェブの耐力低下は，パネルの塑性化に伴うパネル面の面外剛性の低下に起因し，パネルアスペクト比が大きく曲げ変形を生じた場合に低下率が大きいことを明らかにした．梁端フランジの耐力低下は，構面内パネルの塑性変形に梁端ウェブが追従することで作用する局所的な2次曲げに起因するものと，構面直交パネルの塑性変形に梁端フランジが追従することによって作用するせん断応力に起因するものであることを明らかにした．また，立体十字形架構の2方向載荷実験を実施するために，多軸制御機能を有する載荷装置を整備した．研究資金と実験室使用の制限から，載荷実験を完了するまでに至っていないが，上記のFEM解析結果に基づいた試験体の製作を推進しており，2014年度早々に載荷実験を実施する予定である．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason FEM解析では当初の予定を上まわる成果を得ることができた．しかし，研究資金と実験室使用の制限から，載荷実験を完了するまでに至っていないため，年度計画に対してはやや遅れている．
Strategy for Future Research Activity	まず，前年度に実施する予定であった載荷実験を実施する． 2014年度は当初の計画どおり，パネル梁耐力比とパネルのアスペクト比（縦横比）をパラメーターとした載荷実験を実施し，塑性化したパネル面に取り付く梁端接合部の曲げ耐力と，梁の塑性変形能力を定量的に評価する．試験体計画の時点でFEMによる予備解析を行い，上記パラメーターの影響が確実に検証できるように試験体の諸元を決定する．得られた成果を取りまとめて，学会発表などを行う．
Expenditure Plans for the Next FY Research Funding	申請時に予定していた載荷実験が完了していないためである．これは，①配分経費では申請時に見積もった載荷装置を整備できず，必要機器の大幅な修正を行ったこと，②現有の油圧ジャッキを転用する必要が生じたが，未使用期間の確保が困難であったこと等による．載荷装置は完成したので，試験体の製作を推進し，2014年度早々に載荷実験を実施する．