欠陥を含む現場溶接接合部の破壊靭性の評価-鉄骨の品質管理の最適化を目指す-

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650645
• Research Institution: Sojo University
• Principal Investigator: 黒羽 啓明 崇城大学, 工学部, 教授 (30040372)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 東 康二 崇城大学, 工学部, 講師 (80320414)
• Keywords: 延性亀裂 / 脆性破壊 / CTOD / FAD / 柱梁接合部 / 熔接欠陥 / 現場熔接 / 品質管理

Research Abstract

鉄骨建築で最も多く用いられる通しダイアフラムを有する柱梁接合部を主な対象として、溶接欠陥が接合部の強度に及ぼす影響を定量的に評価する手法を開発し、これを基に鉄骨の品質管理基準を策定することが本研究の最終目標である。欠陥が最も発生し易い梁フランジ端部溶接の始終端に様ざまな人工欠陥を挿入して、これらの溶接接合部の実験と実験を再現する非線形有限要素数値解析を行ってきた。
実験方法は、先ず柱梁接合部を想定して、ダイアフラムと梁端部を完全溶込み溶接する。溶接後、モデルを対称軸線上で半裁し、それぞれのモデルから供試体を2個づつ製作する。載荷は片持ち梁に曲げ荷重を加える方法により、地震時に梁フランジが繰り返し引張・圧縮を受ける荷重条件を再現できるようにした。曲げ載荷とする理由は、試験器の容量が小さくてすむばかりでなく、引張載荷に比べて塑性拘束が大きいので、エンドタブ(溶接の始終端)周辺の引張亀裂が、引張載荷の場合より全体の塑性変形が小さいときから発生し易いと考えられることである。すなわち、実物よりやや厳しい条件で実験することにより、鋼材の靭性と破壊の発生との関係を把握し易くすることができる。溶接の始終端にスラグ巻込み、不完全溶込み、疲労亀裂などの人工欠陥を設け、かつ、材質、試験温度を変化させた。
数値モデルは、実験による荷重変形関係を忠実に再現できることが分かった。CTOD設計曲線とFADの2種類の破壊評価手法を適用するために、使用鋼材のCharpy衝撃試験およびcompact tension testも行った。

Research Products

• [Publications] Iwashita, T., Azuma, K., Kurobanae, Y, Makino, Y.: "Brittle fracture from ends of CJP groove welded joints"Proceedings of 12th International Offshore and Polar Engineering Conference. Vol.4. (2002)