2020 年度研究成果報告書

火災高温時における建築鋼構造の鋼材ひずみ速度の詳細検討と耐火設計の高度化

研究課題

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研究課題/領域番号	18K04429
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分23010:建築構造および材料関連
研究機関	名古屋大学
研究代表者	尾崎文宣名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (40434039)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード	耐火 / 鋼構造 / ひずみ速度 / 高温曲げ実験 / 高温座屈実験
研究成果の概要	研究課題では、今まで詳細な検討・評価されてこなかった「高温時鋼材のひずみ速度」と「鋼部材の火災時終局強度」の関係を解明するために、ひずみ速度に着目した素材引張試験、鋼部材の高温載荷実験と数値解析を実施し、火災時におけるひずみ速度が部材終局耐力と崩壊温度に及ぼす影響を検討した。ひずみ速度を変化させた高温引張試験、荷重一定・温度漸増と荷重一定・温度漸増の鋼梁の3点曲げ実験、加熱速度と載荷速度が変化した場合の鋼柱の載荷加熱実験と数値解析を行い、加熱速度や荷重比が異なる場合の梁と柱の耐火性能(崩壊温度、荷重支持能力)とひずみ速度の関係明らかにし、耐火設計に用いるべき最適ひずみ速度を提案した。
自由記述の分野	建築鋼構造耐火
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究でひずみ速度の実態が解明されることで、現行高温素材試験の画一的なひずみ速度設定値が持つ工学的意味と問題点を明らかにし、建築耐火向けの新試験法の提案を目指した。高温曲げ強度はひずみ速度が大きな場合(3or7％/min.)のひずみ2％時応力の有効降伏強度、高温全体座屈はひすみ速度が小さな場合(0.3％/min.)の0.2％offset耐力で評価可能であることが分かった。通常試験のひずみ速度は全体座屈評価に、一方、試験途中でひずみ速度を上昇させた鋼材強度は高温曲げ強度に対応可能で、現行の素材試験結果を活用し、試験途中にひずみ速度を意図的に上げるという新試験法で、梁と柱の高温強度が評価できる。