| 研究課題/領域番号 |
24K07643
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分22020:構造工学および地震工学関連
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| 研究機関 | 東京都立大学 |
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研究代表者 |
岸 祐介 東京都立大学, 都市環境科学研究科, 助教 (50613999)
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| 研究分担者 |
宮嵜 靖大 大同大学, 建築学部, 准教授 (50583051)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2027-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2026年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2025年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2024年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | H形断面部材 / 耐荷力試験 / SBHS500 / 残留応力計測 / 連成座屈 / 圧縮強度 / 橋梁用高性能鋼材 / 載荷試験 / 有限要素解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，引張部材として設計されるH形断面部材について，外力等により圧縮される状況を想定し，実験的および解析的な検討の結果から部材の耐荷力推定に有用な評価式を提案する．
令和6年度および令和7年度に材料試験や圧縮載荷試験によって実験データの取得を行い，この結果を踏まえて令和7～8年度にかけて，数値解析によって載荷試験結果の再現を行う．さらにパラメトリック解析によって部材耐力の分布を求める．令和8年度に，パラメトリック解析の結果より部材諸元などと部材耐力の関係性について分析を行い，強度評価式の提案を行う．
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| 研究実績の概要 |
2024年度は，構成板の幅厚比パラメータを0.9となるように試設計した試験体を用いて，残留応力計測および圧縮載荷試験（耐荷力試験）を実施した．試験体は，平成29年に改定された道路橋示方書・同解説より新たに記載された鋼種であるSBHS500と，従来鋼としてSM400の2鋼種で製作した．残留応力計測は，部材断面の対称性を考慮して一方のフランジおよびウェブの半分を切断法による応力解放を行い，ひずみゲージを用いて計測を行った．耐荷力試験はクロスヘッド側にユニバーサルヘッドを設置し，他端に球座を治具として設置することで，両端ピン支持となる条件を想定して載荷を行った．
残留応力計測の結果として，溶接部に引張，それ以外では圧縮となる台形状の残留応力分布を得た．鋼種の違いとして，SBHS500では溶接部での降伏応力に対する残留応力の比率がSM400に比べて小さくなった．この結果は，今後実施を予定している数値解析による検討において，影響を与えることが考えられる．
耐荷力試験の結果として，いずれの試験体もピーク荷重を履歴後に球座側で局所的な変形を生じた状態で終了した．過年度に実施している試験体の初期たわみ計測の結果より，SBHS500，SM400ともに部材長さ全長に対して，球座に近い位置でたわみ量が大きくなるような初期形状であることが確認されており，この初期たわみ状態が球座側での局所変形で終局を迎える一因になったと考えられる．
部材強度（ピーク荷重）について，耐荷力試験結果と道路橋示方書および鉄道構造物等設計標準の耐荷力規準と比較した結果，耐荷力試験結果は最小でも50%程度，国内設計基準より求まる値よりも大きくなった．
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
2024年度は，2種類の鋼材を用いた試験体について，残留応力の計測，および載荷試験を実施した．載荷試験においては，試験体の変形性状が当初想定していた変形性状とは異なる結果となったが，計測結果を分析したところ，載荷試験装置側の治具が想定していたように機能していない状態であると判明したため，この状態を前提とすることで以降の検討を進めることが可能と判断した．
上記を踏まえ，2024年度は当初予定していた研究内容について，所定の成果を得ることができたと考えられる．
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| 今後の研究の推進方策 |
耐荷力試験結果についての分析を進めるとともに，有限要素解析を用いた耐荷力試験に関する検証を行う．2024年度までに，耐荷力試験に用いた試験体に関する材料試験，残留応力の計測，初期たわみの計測データを取得しているため，これらを再現解析に反映させて検討を行う予定である．また，載荷後の試験体について変形形状の計測を行い，再現解析結果との比較を行うことを考えている．
また，再現解析の結果を踏まえて，座屈パラメータの異なる部材耐力についてパラメトリック解析を実施し，構成板および有効座屈長に関する座屈パラメータに対して，部材耐力がどのように分布するかを解析的に求める予定である．
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