座屈を伴って繰り返し大変形を受ける鋼板の構成則と地震時耐力

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650468
• Research Institution: TOHOKU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 岩熊 哲夫 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60120812)
• Keywords: 変形局所化 / 繰り返し載荷 / 弾塑性 / 非共軸塑性 / 有限要素法 / 安定問題

Research Abstract

地震時に鋼製橋脚が座屈を伴って崩壊する場合の座屈後の大変形を伴いながら終局状態に至る挙動を,平板有限要素のための巨視的な構成モデルで表現するための基礎実験を行っている.
昨年度までの実験結果で見られた現象,つまり,反復挙動において単調載荷時に比べると極端に大きいエネルギ散逸が現れる点に焦点を絞って,昨年のパターンと異なる載荷条件も含めてさらに実験を行った.ここではやはり昨年同様,上載荷重を初期に導入した上での繰り返し載荷に限定した.
結果的には,同一載荷レベルで複数回の繰り返しを伴った複雑な繰り返しによるエネルギ散逸は,単調な繰り返しの場合よりも若干は大きくなることを示すことはできた.しかし,定量的・数値的にはその差はそれほど顕著ではないという結果も得ることができた.すなわち小規模な地震によって例えば座屈が生じてしまったとしても,その影響は単純なスケルトン曲線で把握できそうである.ただ定量評価がうまくいかなかったため,今後も更に実験を続ける必要はある.これに対し,例えば,大陸直下型の大地震のように,最初の最大応答が初期に現れるような場合を想定して,初期の状態ですぐに座屈してしまった上で繰り返しを受ける載荷を最後に試してみた.これによると,やはり繰り返し毎に硬化の影響やエネルギ逸散の影響が,上記の場合に比べてかなり顕著になることが明らかになった.これは,単調載荷によるスケルトン曲線を用いることの危険性を再認識させる結果であると考えている.すなわち,昨年度の結論に加えて,震動初期の段階に大変形を受けるような地震動を経験する場合には,やはり単調載荷を元にしたモデルでは不十分であることも明らかにできた.