| 研究課題/領域番号 |
22K20457
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0304:建築学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
佐藤 恵治 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (30964647)
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| 研究期間 (年度) |
2022-08-31 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 梁端接合部 / 繰返し荷重 / 破断寿命 / 素材試験 / 材料構成則 / 繰返し塑性 / 累積損傷 / 面内解析法 / 鋼構造 / 小振幅 / 長周期地震動 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
継続時間の長い長周期地震動が超高層建物に作用すると、建物を構成する柱や梁といった部材は多数回の繰返し荷重を受けることになる。本研究は、地震時に大きな応力が作用する梁端接合部に着目して、比較的小さな変位振幅となる繰返し荷重を多数回作用させた場合の梁端接合部の構造性能を実験的、解析的に調査するものである。梁端の耐力劣化挙動や破断寿命といった本研究により得られる知見は、超高層建物の鉄骨梁の設計において有用なものとなる。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、長周期地震動や暴風により多数回の繰返し荷重を受ける超高層鉄骨造建物を対象に、これまで実験データが不足していた塑性率１程度以下の比較的小さな変位振幅の繰返し荷重を受ける梁端接合部の限界性能を解明しようとするものであり、実験と解析の両面による検討を通じて、超高層建物の鉄骨梁の累積損傷の評価につながる成果を得ることを目的としている。
本年度は、二体の実験を実施する予定であったが、実験上の都合により、一体の実験を実施するに留まった。塑性率0.6以上の変位振幅を受ける場合の試験データが別の実験により得られたことから、本研究ではそれ以下の振幅を調査対象とすることにした。ただし、塑性率が0.5以下の極小振幅の場合、一体の試験に数カ月以上の期間がかかることが想定されたので、現実的な変位履歴がランダムな履歴であることも踏まえて、塑性率1.0と0.5の二段振幅載荷の実験を実施することにした。その結果、梁端の破断は、一定変位振幅の結果から予想されるものよりもかなり早くに生じ、二段振幅載荷の影響が顕著に出る結果となった。
部材実験と並行して、素材の繰返し載荷試験を実施し、鋼素材としての繰返し挙動と限界性能の確認を行った。素材については多数の試験を実施することができたので、素材の繰返し挙動を詳細に分析した上で、その結果を適切に反映した詳細な素材の履歴モデルを組み込んだ面内解析プログラムを開発し、それを用いた数値解析により部材の繰返し挙動の予測を行った。今後は、より詳細な数値解析として有限要素解析を実施し、部材実験と素材試験の繰返し挙動および破断寿命の対応について検討していく必要がある。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
本年度は本研究課題の最終年度であり、梁試験体の実験を完了させる予定であったが、き裂観察用のカメラの故障や試験設備の不調などがあり、一体の実験を実施するに留まり、二体目の試験を実施することができなかった。そのため、研究期間を延長することにした。
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| 今後の研究の推進方策 |
梁試験体の繰返し載荷実験を完遂し、小振幅の繰返し荷重を受けるときの梁端接合部の限界性能およびき裂の発生・進展状況の分析を進める。特に、二段振幅載荷の影響についても、数値解析を通じて分析したいと考えている。
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