2015 Fiscal Year Annual Research Report
鋼構造における溶接接合部の耐火性能解明と耐火設計法構築
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26709040
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
尾崎 文宣 名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (40434039)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 建築鋼構造 / 溶接接合部 / 耐火性能 / 完全溶け込み溶接 / 部分溶け込み溶接 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は溶接接合部の高温引張実験を実施した。昨年度導入した高温小型耐火試験炉を用い、建築鋼構造溶接接合部の高温耐力～変形性を解明するために当該実験を実施した。実験においては、SN４９０B鋼材の試験体中央部に完全溶け込み溶接部、部分溶け込み溶接部を設け、それを温度一定・引張荷重漸増試験を行った。試験温度は常温、４００℃、６００℃、７００℃、７５０℃、８００℃、８５０℃、９００℃である。溶接継手の高温引張試験データは今まで採られていなかったので、本実験データは溶接部の耐火性能を評価する上で貴重なデータとなり得る。
完全溶け込み溶接の試験体では、常温から８００℃未満の温度域では、被接合側の母材部で破断し、一方８００℃以上の温度域では溶接フュージョンラインで破断した。すなわち、常温と高温では溶接継手の破壊形態が異なることを明らかにした。溶接フュージョンラインで破断した試験体に対しても、その高温耐力と変形能力は溶接無し試験体とほぼ同等であることも判明し、火災高温時では溶接接合部が破断したとしても、その耐火性能は母材部とほぼ同等であることが分った。
部分溶け込み溶接の試験体では、全ての場合で溶接金属で高温破断した。この場合の高温強度残存率は、母材破断した溶接無し試験体や完全溶け込み溶接試験体のそれらとほぼ同等であり、したがって溶接金属の高温強度は母材部の鋼材とほぼ同等であることが分った。一方で、その変形能力は、部分溶接部に変形集中するために、完全溶け込み溶接と比べて小さくなった。
建築鋼構造において溶接接合部は火災高温時の弱点になる可能性が指摘されてきたが、本実験結果からその可能性は小さいことが分った。これらの知見は鋼構造の耐火性能評価を容易にするものと考えられ、本実験データはそれを実証する貴重なデータとなる。
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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
平成27年度中に溶接接合部の高温引張試験（試験体数は全部で20体）を終了させ、溶接接合部の高温耐力～変形能力の解明の他に、加熱冷却後の溶接接合部の保有耐力～変形能力も併せて解明した。これらの研究成果は当初の予定にほぼ沿って得られている。一方で、鋼部材の高温載荷試験に関しては、それに用いる部材試験用耐火炉の設計および製作がやや遅れ、また当該研究予算の関係上、本年度は実験設備の導入までに留まった。しかしながら部材実験は実施可能な状態になっており、来年度前半で部材実験を開始する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は、柱梁接合部（通しダイアフラム形式）の高温載荷実験を実施する。この実験には、本年度導入した部材耐火試験炉を用いて行う。実際の鋼構造部材レベルの溶接部耐火実験は今まで実施されていないので、これより得られる実験データは、鋼構造耐火性能評価において貴重なものになると考えられる。試験では、常温と高温（６００℃以上）の他に、火災時の脆性破壊が懸念される２００～３００℃の鋼材青熱脆化温度域でも試験を実施し、鋼構造耐火分野における脆性破壊問題の有無に関しても明らかにする予定である。
また本年度得られた溶接接合部の高温引張耐力・変形能力の研究成果を査読付き論文集に投稿する。
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