角形鋼管柱-H形鋼梁のボルト接合に関する数値解析的研究

• Project/Area Number: 00F00297
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Building structures/materials
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 牧野 雄二 熊本大学, 工学部, 教授
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): VEGTE Gerhardus Jacob van der 熊本大学, 工学部, 外国人特別研究員 ; VAN DER VEGTE G. J.
• Project Period (FY): 2000 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 2002: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2001: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 綱管柱梁接合部 / 高力ボルト接合 / 数値解析 / 有限要素法 / すべり係数

Research Abstract

初年度には、数値解析を下記の3段階に分けて行うとともに、解析の信頼性を確認するための基本的な高力ボルト摩擦接合の実験を行った。
解析の第1段階は、摩擦接合(接触問題)を解析するための有限要素解析における最適な要素の大きさを追求し、結論を得た。第2段階として、ボルトに締め付け力を導入した簡単な高力ボルト摩擦接合のモデルを作成し、摩擦係数をある値に仮定した数値解析を行い、静的な挙動と動的な挙動を比較検討した。同時に、この研究で用いる有限要素解析プログラム(ABAQUS Explicit)の信頼性と適用の可否を確認した。第3段階として、実モデルに相当するボルト接合部モデルの終局耐力に至るまでの数値解析を行い、摩擦係数の変動に対する挙動とすべり後の支圧状況に至って破壊に至るまでの挙動を解析した。
引き続き、これらの数値解析の信頼性を確認することを主たる目的とした基本的な高力ボルト摩擦接合の試験体を作成し、実験を行った。試験体は4体で、実験変数は、摩擦接合面の処理方法(錆びとショットブラスト)と荷重形態(単調載荷と繰返し載荷)およびボルト穴形状(円形とスロットホール)である。この結果、本数値解析で高力ボルト摩擦接合部の挙動を把握できるという結論を得た。
実大の鋼管柱-H形鋼梁の実験を行うとともに数値解析を行った。さらに、過去の実験を対象とした数値解析も行い、本解析手法の有用性を示した。今後、新たな接合部の開発に当たって有効な手段となることを示唆することができた。

Research Products

• [Publications] G.J.van der Vegte, Y.Makino, T.Sakimoto: "Numerical research on single-bolted connections using implicit and explicit solution techniques"Memoirs of the Faculty of Engineering, Kumamoto University. 47・1. 19-44 (2002)
• [Publications] G.J.van der Vegte, Y.Makino, J.Wardenier: "The effect of chord pre-load on the static strength of uniplanar tubular K-joints"Proc. of the 12th International Offshore and Polar Engineering Conference, Kitakyushu, Japan. IV. 1-10 (2002)
• [Publications] G.J.van der Vegte, Y.Makino: "FEM, the way ahead : the implicit or explicit solution strategy?"Proc. of the International Workshop "Tubular Structures : the Way Ahead", Kumamoto, Japan. 139-147 (2002)
• [Publications] K.Miura, Y.Makino, Y.Obukuro, Y.Kurobane, G.J.van der Vegte: "Testing of beam-to-RHS column connections without weld-access holes"International Journal of Offshore and Polar Engineering. 12・3. 229-235 (2002)
• [Publications] G.J.van der Vegte, Y.Makino: "Explicit and implicit FE simulations of a single-bolted connection"Proc. of the 7^<th> International Symposium on Steel and Space Structures, Singapore. 359-366 (2002)