高性能鋼の特性を活用した鋼製ラーメン橋脚隅角部の設計手法開発に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15760350
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 小野 潔 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60324802)
• Keywords: 隅角部 / 鋼製ラーメン橋脚 / 耐震設計 / 高性能鋼 / 塑性履歴特性 / 長方形断面鋼製橋脚 / 構成則

Research Abstract

鋼製ラーメン橋脚隅角部(以下,「隅角部」という.)のL2地震動に対する設計手法は未だ確立されていない.そこで,本研究では隅角部のL2地震動に対する設計手法開発のため,その耐震性能を把握することを目的としている.本年度は主として実験により隅角部の耐震性能を把握するため下記の研究を行った.
1.鋼製ラーメン橋脚隅角部の実績調査
実験供試体を製作するにあたり,実際の隅角部と同等の構造諸元を有することが重要であるとの観点から,隅角部の実績調査を行った.その結果,既往の研究で用いられている実験供試体では隅角部のパネル形状および脚部の形状はいずれもほぼ正方形であったのに対し,実際の隅角部では長方形のものも多数存在することがわかった.
2.実験による隅角部の力学的特性の把握
既往の隅角部の実験的研究によると,隅角部の耐力および変形性能は隅角部の脚部のフランジの座屈に大きく支配されることが報告されている.そこで,本研究では隅角部脚部の耐力および変形性能に着目して実験を行った.また,上述1.の実績調査をともに,断面形状として正方形断面の他,長方形の実験供試体を製作して実験を行った.その結果,耐荷力については,降伏水平荷重で無次元化したもので正方形および長方形断面について比較した場合,形状係数が影響する関係で,正方形と長方形とでは特性が異なることが明らかとなった.
3.材料試験による各種鋼材の機械的性質の把握
鋼構造物の地震時の塑性変形能を高めるといった観点から,低降伏比鋼が開発されている.そこで,本研究では,低降伏比鋼SN490C鋼を用いて引張り試験および繰返し載荷試験を行い,その機械的性質の把握を行うとともに,著者らの開発した構成則がSN490C鋼に適用可能かの検討を行った.その結果,繰返し載荷実験結果と構成則による解析結果に良い一致がみられた.よって著者らの開発して構成則によりSN490C鋼の塑性履歴特性を精度良く再現可能であり,本構成則を用いたFEM解析により高性能鋼としてSN490C鋼を用いた隅角部の弾塑性挙動を把握できる可能性があることがわかった.