載荷振幅が角形鋼管柱の劣化挙動に及ぼす影響の解明と履歴モデルの構築
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22K04392
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 23010:Building structures and materials-related
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
石田 孝徳 横浜国立大学, 大学院都市イノベーション研究院, 准教授 (80746339)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 角形鋼管柱 / 載荷振幅 / 水平外力の作用方向 / 局部座屈 / 載荷実験 / 有限要素解析 / 劣化挙動 |
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| Outline of Research at the Start |
継続時間が長い特性を有する巨大海溝型地震や、本震だけでなく大きな前震・余震を連続して受ける場合、鋼部材には比較的小さな振幅で多数回の繰り返し変形を受けることが想定される。しかしながら、載荷振幅によって復元力特性の劣化開始時点とその後の劣化挙動がどのようなメカニズムでどの程度変化するのかはわかっていない。本研究では、中低層鉄骨造建物の柱部材として一般に用いられる角形鋼管柱を対象に、要素実験・部材実験結果に基づき、載荷振幅が剛性・耐力の劣化度合いおよび局部座屈や亀裂の進展状況に及ぼす影響を解明するとともに、劣化挙動を再現可能な履歴モデルを構築する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、載荷振幅が角形鋼管柱の復元力特性の劣化性状に及ぼす影響や繰り返し変形性能の評価法を構築することを主な目的としている。既往研究では、構面内方向の挙動に関する検討は行われているが、地震荷重下のように柱に水平2方向外力が生じる場合において、載荷振幅が劣化挙動や繰り返し変形性能に及ぼす影響は明らかとなっていない。研究2年度目となる2023年度では、載荷振幅が角形鋼管柱の構面外方向の挙動に及ぼす影響に着目した部材実験を行った。部材実験では、片持ち柱の境界条件として、一定圧縮軸力下で水平方向に強制変形を与えた。実験パラメータは、水平外力の作用方向（構面内方向、構面内方向から22.5°または45°傾けた場合）、載荷振幅（単調、塑性率1.5, 2.0とした一定振幅繰り返し）とした。得られた主な知見として、(1)載荷振幅によらず水平外力の作用方向が構面内方向から45°方向に近づくにつれて、局部座屈の発生に伴う耐力劣化が緩やかとなること、(2)載荷振幅や水平外力の作用方向によらず、耐力劣化挙動は局部座屈が生じた領域における鋼管板要素の中央での軸縮み量によって評価できること、(3)構面外方向に載荷した場合の安定した履歴挙動を示す限界に至るまでの繰り返し変形性能を、構面内方向に載荷した場合の繰り返し変形性能の予測式に基づき評価できることがわかった。
研究最終年度となる2024年度では、地震荷重下のように水平外力の作用方向が時々刻々と変化する条件での載荷実験を行い、より複雑な条件下で載荷振幅が挙動に及ぼす影響を検討するとともに、研究成果をとりまとめる。
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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
水平外力の作用方向を固定とした条件での載荷実験により、載荷振幅が角形鋼管柱の構面外挙動に及ぼす影響についての基礎的な知見が得られた。また、より複雑な荷重条件となる水平外力の作用方向が時々刻々と変化する場合の実験計画の立案に着手しており、概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度では、地震荷重下のように水平外力の作用方向が時々刻々と変化する条件での載荷実験を行い、より複雑な条件下で載荷振幅が挙動に及ぼす影響を検討するとともに、研究成果をとりまとめる。
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Report
(2 results)
Research Products
(2 results)
