| 研究概要 |
筋違材では,繰返し力により思わぬ早期に破断に至ることがある。この破断に至るメカニズムの解明が本研究の目的である。
初年度は筋違材の基本的な挙動を把握するために,山形鋼筋違を対象に正負交番の軸力を与える実験を行った。実験変数は断面のサイズ,細長比,筋違端部の接合条件および載荷経路である。実験の結果,破断は局部座屈の発生位置で生じた。この位置では,断面形状は元の形状から大きく変化し,引張力を受けるときには,極めて限られた有効断面が抵抗するものと推察された。筋違材の破断をこのように捉えるとき,この破断は曲げ材の座屈後破断と本質的に同じものとみなし得る。また,局部座屈に伴う断面形状の変化は元の断面の形状に大きく依存するものと思われた。
そこで,次年度は,載荷とひずみの計測が容易な繰返し曲げ実験を行った。対象とした断面は円形断面,角形断面,H型断面で,局部座屈の発生位置でひずみの計測を行った。この結果,破断に至る箇所では,ひずみの変動幅が極めて大きく,高応力の引張応力と圧縮応力が繰返し生じているものと推察された。そこで,既成の応力-ひずみ特性の数式モデルを適用し応力の算出を試みたところ,これらのモデルでは破断近傍までを正確に表現できないことが判明した。
最終年度では,角形鋼管を試験体として繰返し曲げ実験を行った。破断した位置での応力履歴を得るために,この位置で計測したひずみ履歴で制御する素材の引張・圧縮繰返し実験を行った。この実験で得られた応力-ひずみ曲線から吸収エネルギーを算出したところ,素材の持つ限界に達していることが判明した。
一連の実験の結果,局部座屈に伴う破断現象は,有効断面の減少と塑性疲労によるものとの結論を得た。
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