長期荷重の支持と横補剛材の役割を担う鉄骨小梁におけるピン接合部の力学挙動と設計法

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K15135
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 巽 信彦 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (60835544)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 鉄骨小梁 / 長期荷重 / 横補剛材 / ピン接合部 / 横補剛剛性 / 横補剛力 / 接合部設計

Outline of Annual Research Achievements

鋼構造建築物における小梁は，長期荷重を支持する部材であると同時に，地震時においては大梁の横補剛材としての役割も担っており，建築物の安定性を確保する上で重要な部材である．小梁の端部接合部は，長期荷重に対する設計時にはピン接合として扱われる一方で，横補剛材としては曲げ負担を積極的に考慮されており，両者の接合部の扱い方は大きく異なる．この背景として，ピン接合部の力学挙動が必ずしも明確ではないことが挙げられ，横補剛材としての接合部の設計を複雑にする原因にもなっている．したがって，小梁における接合部の設計法を確立するためには，まずはピン接合部の挙動を把握する必要があり，また，横補剛材の接合部として求められる剛性・耐力を明らかにすることが重要である．
本研究課題では，鉄骨小梁におけるピン接合部の力学挙動を明らかにし，長期荷重支持材・横補剛材としての小梁における接合部の設計法を構築する．
当初の計画では，本年度は，純鉄骨の大梁－小梁間におけるピン接合部の実験によって，接合部の力学挙動を明確にするとともに，接合部に必要とされる補剛力，剛性を把握する予定であった．しかし，研究対象であるピン接合部は回転剛性が非常に低いため，加力装置の設計が重要となり，現在は設計の詳細を進めているところである．
次年度は，大梁を含む小梁接合部の詳細をパラメータとした構造実験を行い，その力学挙動を明らかにするとともに，補剛力を確認する．実験パラメータは①接合部ボルトの配置(ボルトピッチ，ボルト列数など)，②ガセットプレート形状，③バックスチフナの有無，などを考えている．

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

当初の計画では，本年度は，純鉄骨の大梁－小梁間におけるピン接合部の実験によって，接合部の力学挙動を明確にするとともに，接合部に必要とされる補剛力，剛性を把握する予定であった．しかし，現在も実験装置の設計を進めているところである．

Strategy for Future Research Activity

次年度は，大梁を含む小梁接合部の詳細をパラメータとした構造実験を行い，その力学挙動を明らかにするとともに，補剛力を確認する．実験パラメータは①接合部ボルトの配置(ボルトピッチ，ボルト列数など)，②ガセットプレート形状，③バックスチフナの有無，などを考えている．

Causes of Carryover

当初の計画では，本年度は，純鉄骨の大梁－小梁間におけるピン接合部の実験によって，接合部の力学挙動を明確にするとともに，接合部に必要とされる補剛力，剛性を把握する予定であった．しかし，現在も実験装置の設計を進めているところであり，構造実験が実施できなかったため，次年度使用額(約130万円)が生じた．
次年度は，繰越し額と合わせた280万円を用いて，上記の構造実験を実施する．当初の計画では，本年度は実験の試験体を純鉄骨のみとする予定であり，次年度は床スラブ付き試験体とする予定であった．本年度の繰越し額も併せて試験体の実験パラメータを増やし，純鉄骨の試験体と床スラブ付き試験体の実験をまとめて実施することで，研究の進捗の遅れを取り戻す予定である．