Proposal of Structural Design Method for Steel Structures Based on Ultimate Performance using Collapse Analysis

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02292
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 23010:Building structures and materials-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Matsui Ryota 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (00624397)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡崎 太一郎 北海道大学, 工学研究院, 教授 (20414964) ; 竹内 徹 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 教授 (80361757)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ブレース / 塑性変形能力 / 模型載荷実験 / コンクリート充填鋼管 / 鋼構造 / データベース

Outline of Final Research Achievements

Convergence studies suggested the conditions for estimates on the instant of fracture of square hollow structural section braces subjected cyclic loading. A database of steel braces, composite beams, concrete filled steel tube columns was developed, which exhibit the relationship between the inelastic deformation capacity and the dimensional properties. Structural tests provided that the cyclic deformation capacity of squat steel braces could be evaluated by the diameter-to-thickness ratios, and the maximum bending strength of composite beams may be estimated by the ratio of the shear transfer capacity of constructed shear studs to that of shear studs with sufficient numbers to develop fully composite. Autogenous shrinkage of concrete casted in the panel zone of the concrete filled steel tube was not significant was not significantly developed over a span of 3 months between the day casted and testing, which did not affect the inelastic deformation capacity of the panel zone.

Free Research Field

建築構造

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

鋼材ブレース、合成梁、とコンクリート充填鋼管柱は効率的な耐震要素で多用されており、数多くの模型載荷実験および数値解析により、塑性変形能力が検証されてきた。しかし、総合的な視点でこれらの部材の構造性能を定量的に評価された例はほとんどなかったため、本研究課題では構造設計者にとって価値あるデータベースを提示できたのではないかと考えられる。このデータベースで判明した実験例の少ない試験体の性能を模型載荷実験で明らかにすることができた。見過ごされてきたこれらの課題を解決し、定量的に評価する手法を提示したことは、学術的かつ社会的に意義が大きいと考えられる。