浅い折れ角を持った折れ板構造の強度とその実用化に関する研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01850100
• 研究種目: 試験研究(B)
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 倉西 茂 東北大学, 工学部, 教授 (70005221)
• 研究分担者: 中沢 正利 東北大学, 工学部, 助手 (20198063) ; 岩熊 哲夫 東北大学, 工学部, 助教授 (60120812)
• キーワード: 折れ板構造 / 折れ角度 / プレ-トガ-ダ- / 座屈強度

研究概要

折れ板構造は単に板を曲げるだけで、より高い曲げ剛性を板に与えることができる。本研究では既に折れ角が浅い15度の折れ板構造をプレ-トガ-ダ-のウェブに与えた場合に、その曲げ座屈強度は水平補剛材を一段設けた場合と同程度まで期待できることを発見している。そして、さらにこの浅い折れ角の構造が実用化し得るか否かは、この様な浅い折れ角でも後座屈領域まで高い強度を保持し得るにかかっている。そこで本研究では、浅い折れ角構造の鋼板の終局強度およびの特性を研究し、これらの構造の斜張橋や吊橋の塔あるいはプレ-トガ-ダ-等の板構造に対する適用性を探ることを目的としている。
特に当該年度においては、この折れ板構造を実際の桁構造ウェブに適用した場合の最適な折れ角、折れ線位置等を検討し、その実用化の目度をたてることが目的である。
まず、数値解析手法を用いて広範囲な構造パラメ-タに対して、浅い折れ角を持った折れ板構造の桁としての座屈特性を調査した。この結果、二種類の折れ板構造桁の曲げ強度に関して、材料の降伏応力度に応じた幅厚比制限値を提案するという形で設計指針を提示した。また、材料の降伏まで考慮した耐荷力解析も併せて行なった。
次に折れ板構造柱については、アクリル材を用いた模型実験と数値解析を平行して行ない、折れ角と座屈強度の関係に着目し、充分な強度を得るのに必要な最小折れ角度の検討がなされ、局部座屈と全体座屈を分ける折れ角としての設計折れ角の取るべき値を検討した。しかし、実験については供試体の数が少ないため、次年度にも実験を断続して行なう計画を考慮している。