2014 Fiscal Year Annual Research Report
鋼薄板軽量構造の安定性評価と効率的耐震構造形状・形態開発への応用
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26289189
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
五十嵐 規矩夫 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (40242292)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 建築構造 / 鋼構造 / 座屈 / 薄板 / 材料 / 波板 / サンドイッチパネル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現行，内外装材として使用されるような薄板からなる部材は，その耐震性に関わる構造特性については明らかにされないまま，その使用目的にのみ適した形状が使用規定的に採用されているのが現状である．また薄板を冷間成形してなる断面は，その形状が非対称で複雑なため，合理的かつ簡便な設計法が確立していないのが現状である．以上の背景を踏まえ，本研究では，a)規則的な形状を繰り返すことで版を構成する波状鋼薄板，b)両面より薄板で高分子材料を挟み込む事により形成される版，c)冷間曲げ加工により成形した溝形状の任意断面を有する部材，を対象とし，それらの強地震及び強風時における安定性評価と耐震性能評価を行うと同時に，それらを適宜組み合わせた合理的な接合を含む構造形式の提案を目的としている．
平成26年度に行った研究サブテーマは，１）波形鋼薄板からなる構造形式の座屈挙動の解明と安定性評価，２）材料特性の把握と冷間成形後の材料特性と部材特性の関係性，の２つである．
まずサンドイッチパネルに焦点をあて，サブテーマ１）としてその表面板の座屈性状について，理論的な検討及び数値解析的な検討を通して，新たな座屈設計法につながる座屈耐力評価式を構築した．その際，サブテーマ２）としてサンドイッチ断面芯材の圧縮，引張特性試験から得られた知見から，材料の特性値を整理した上で，表面板の座屈特性及び部材構造特性との関係性を明らかにした．
また，波形の薄鋼板を用いた筒型構造を対象とし，サブテーマ１）として，その座屈性状について数値解析を通して検討した．基本的な荷重条件における座屈耐力を整理することから始め，構成板厚及び形状と座屈耐力の関係を見極めた上で，最適な構成薄板の板厚及び波型形状を特定する手法を提案した．さらに，実鋼造物に作用する荷重条件を対象とした座屈耐力算定に向けた数値解析を実施し，その基本的性状を把握した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成26年度行う予定であった２つのサブテーマのうち「材料特性の把握と冷間成形後の材料特性と部材特性の関係性」については，一部サンドイッチパネル芯材の材料特性の整理と評価法の確立は完了しているものの，サブテーマ２）の全体としては当初達成目標よりもやや遅れている．
その大きな理由は，研究代表者が長期の海外出張により，当該実験計画及び実験の実施が十分にできなかったことによる．
具体的には，本研究で対象とする薄板は断面形状を形成する際，冷間成形にて行われ，折曲げ箇所において原板の材料特性とは異なる場合があることから，冷間加工を受けた箇所とそれ以外の箇所の材料特性の違いを十分に把握する必要があるものの，そのための実験が行えていない．
なお，本サブテーマの一部の実験計画については，平成26年度中に完了しており，実際の実験については平成27年度前半において終了予定であり，３年間の研究期間全体での達成状況には差し支えないものであると判断している．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究計画に大きな変更はない．ただし，上の11．に記載したように，平成26年度に行う予定であった実験を引き続き実施する．さらにこれは当初からの計画通りであるが，平成27年度の行う予定であった材料試験も合わせて実施する．
次年度行うサブテーマは以下の通りである．１）冷間成形開断面部材の圧縮曲げせん断挙動の解明と座屈耐力算定，２）材料特性の把握と冷間成形後の材料特性と部材特性の関係性，３）鋼薄板軽量構造のための適切かつ効果的な接合方法の開発
サブテーマ１）は平成27年度で完成予定であり，サブテーマ２）は26年度からの継続検討課題である．サブテーマ３）については，平成26年度及び平成27年度でのサブテーマ１），２）の検討結果を反映しつつ進め，その結果を受けて再度座屈耐力算定を行い，本研究全体として鋼薄板軽量構造研究開発及び設計試案の策定を進める．
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| Causes of Carryover |
国際会議の参加をとりやめたため
実行予定であった材料試験を次年度に延期したため
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
国際会議への参加を複数回行う
平成26年度に行う予定であった材料試験を行う
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