| 研究概要 |
高い弾性を持つ骨組を開発するためには高強度材料を用いた鋼構造骨組を用いることが始めに考えられる。ここでは、各種の鋼材を用いた骨組の柱梁接合部近傍の力学的性質を明らかにするための実験研究から取り組んだ。
柱梁溶接接合部の力学的特性は数多くの因子の影響を受けるため、本実験では影響因子をそれぞれ理想化したA-type、B-type、C-typeと名付けた3タイプの試験体を用いた。A-typeは試験体の中央部をレ型突き合わせ溶接したのも、B-typeは柱フランジ部に相当する鋼材の板厚方向部を試験体の中央部に挾み突き合わせ溶接したもの、C-typeは梁フランジ部、柱フランジ部、水平ダイアフラム部とレ型突き合わせ溶接部分からなる理想化した試験体である。また、溶接継手と母材の力学的書特性を比較するため、A-type t同一形状で溶接部を有さない母材の試験体も製作し、単調引張載荷実験を行った。使用した鋼材は普通鋼(SS400,SM490)、高張力鋼(WT590,WT780)、高性能高張力鋼(M-WT590,M-WT780)の6種類である。さらにこれらの試験体の形状は、梁端部における応力の勾配を想定し、テ-パ-状に仕上げた試験体も製作した。よって、試験体の種類は、溶接部の有無、試験体タイプ、梁材と柱材の組合せ、そして応力勾配の有無により決定し、試験体数は合計64体である。溶接方法はすべてCO_2ガスシールドアーク溶接とした。本研究より得られた結論を以下に示す。
1単調引張載荷実験結果より、高張力鋼および高性能高張力鋼における溶接継手の引張強さは母材の6%〜10%低下し、伸びに関しては著しく低下する。
2.繰返し載荷実験結果より、普通鋼は本実験で想定した応力勾配の影響を受けず継手効率はすべて100%以上で、被断箇所は全て母材部である。一方、高張力鋼、高性能高張力の継手効率はC-typeの一部を除き100%以下である。その破断箇所は試験体のタイプによって異なる。
3.高張力鋼および高性能高張力鋼は溶接金属が軟化しそこに歪集中を起こす。溶接金属部が拘束される場合は、熱影響部に歪集中を起こす。応力勾配を有する試験体はさらにそれが助長され、そこに塑性伸びが集中するため試験体のマクロ的な変形能力は著しく低下する。
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