せん断崩壊型はり部材を有する鋼変断面ラーメンの地震時の履歴減衰特性に関する研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10650472
• 研究機関: 大同工業大学
• 研究代表者: 酒造 敏廣 大同工業大学, 工学部, 教授 (90137175)
• 研究分担者: 水澤 富作 大同工業大学, 工学部, 教授 (60113081) ; 事口 壽男 大同工業大学, 工学部, 教授 (60047305)
• キーワード: 門形ラーメン / 地震応答 / 崩壊メカニズム / せん断座屈 / はり腹板 / 部分テーパー部材

研究概要

本研究では、非弾性地震応答を呈する1,2層の門形ラーメンを対象として、はり中間部のせん断崩壊がラーメンの履歴減衰特性にどのような影響を及ぼすかを調べ、せん断崩壊するはり部材がヒューズ部材として利用できるか否かについて検討したものである。研究成果の概要は以下のとおりである。
1)2層ラーメンでは、1層目はり中間部で塑性せん断変形が著しくなると、1層目の隅角部腹板を弾性応答の範囲に留めて、かつ、1層目の柱基部の塑性変形を小さくする効果が大きい。
2)はり中間部腹板の塑性変形が著しくなると、そのせん断ひずみ速度は、柱基部の曲率速度に比べて、かなり大きくなる。
3)はり中央腹板がせん断降伏するラーメンは、柱基部とはり中央腹板で塑性変形が卓越する崩壊メカニズムを形成後、ひずみ硬化の影響で隅角部腹板も非弾性域に入るメカニズムを呈する場合がある。
4)隅角部近傍で曲げモーメントが卓越するはり断面をテーパー構造にして塑性曲げ変形させると、隅角部腹板が塑性化するメカニズムの早期発生を抑えることができる。
5)はり中央腹板のせん断耐力が小さくなると、柱基部の損傷が大きくなり、はり腹板の履歴減衰は期待できなくなる場合がある。
6)テーパー部材は、等断面構造よりも剛性を上げないで、損傷を小さくできて、かつ、履歴消費エネルギーを大きくできる利点を有しており、橋脚の耐震部材としての適用を検討する価値がある。
7)とくに、テーパー構造を隅角部近傍のはり部材に用いると、はり中央腹板をせん断崩壊させたときと同様に、柱基部の損傷を小さくできる。
8)はり中間部腹板の塑性せん断変形を伴ったラーメンの損傷メカニズムをより正確に捉えるためには、今後、腹板の塑性せん断変形の速度硬化を考慮して、解析・実験を進めていく必要がある。

研究成果

• [文献書誌] 酒造敏廣、川田真也 岩村俊幸: "テーパー付き柱基部を有する変断面柱の弾塑性履歴崩壊性状に関する研究"第10回日本地震工学シンポジウム論文集. 第10回. 2151-2156 (1998)
• [文献書誌] 酒造敏廣、山田 宰: "はり中間部腹板のせん断崩壊を伴う鋼2層門形ラーメンの非弾性地震応答解析"土木学会構造工学論文集. 45A. 227-234 (1999)
• [文献書誌] 山田 宰、酒造敏廣: "せん断崩壊型はり部材を有する鋼製ラーメンの崩壊メカニズム"地震工学研究発表会・講演論文集. 第25回. 953-956 (1999)
• [文献書誌] 山田 宰、酒造敏廣: "部分テーパー部材を用いたはり崩壊型ラーメンの崩壊メカニズムと地震応答"鋼鋼構造物の非線形数値解析と耐震設計法の応用に関するシンポジウム論文集. 第3回. 149-156 (2000)
• [文献書誌] 酒造敏廣、山田 宰: "はり崩壊型門形ラーメンの崩壊メカニズムと非弾性地震応答性状に関する研究"土木学会構造工学論文集(2000年3月掲載予定). 46A. (2000)
• [文献書誌] 酒造敏廣、川田真也: "部分テーパー付きはり-柱の弾塑性履歴性状に関する基礎的実験"土木学会論文集(2000年4月号掲載予定). (2000)
• [文献書誌] 山田 宰、酒造敏廣: "せん断崩壊型はり部材を有する2層門形ラーメンの非弾性地震 応答性状"土木学会第53回年次学術講演会・講演概要集第1部(B). 260-261 (1998)
• [文献書誌] 川田真也、酒造敏廣: "繰り返し力を受けるテーパー付き柱基部の弾塑性性状に関する実験的研究"土木学会中部支部・平成10年度研究発表会講演概要集. 27-28 (1999)
• [文献書誌] 山田 宰、京田潤一 酒造敏廣: "はり中間部の塑性化を伴う2層門形ラーメンの地震応答性状"土木学会中部支部・平成10年度研究発表会講演概要集. 93-94 (1999)
• [文献書誌] 川田真也、酒造敏廣: "繰り返し力を受けるテーパー付き柱基部の弾塑性履歴崩壊性状に関する実験的研究"土木学会年次学術講演会概要集I-A. 第54回. 506-507 (1999)
• [文献書誌] 山田 宰、酒造敏廣: "はり中央腹板のせん断崩壊を伴う鋼一層門形ラーメンの崩壊メカニズム"土木学会年次学術講演会概要集I-B. 第54回. 12-13 (1999)
• [文献書誌] 山田 宰、酒造敏廣: "はり中央腹板のせん断耐力に着目した門形ラーメンの地震応答解析"土木学会中部支部平成11年度研究発表会講演概要集. 93-94 (2000)
• [文献書誌] 川田真也、酒造敏廣: "繰り返し曲げを受ける部分テーパー付きはり-柱の弾塑性性状に関する実験的研究"土木学会中部支部平成11年度研究発表会講演概要集. 37-38 (2000)