高力ボルト引張接合を汎用化するための設計手法の開発

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2020年度に提案した非突出型エンドプレート接合（以下，非突出型接合）のボルト軸力推定法はFEM解析の結果から得られた推定法であり，FEM解析の妥当性検証と実大サイズの非突出型接合実験による推定式の実用性検証を行う必要があり，2021年度はこれらに取り組んだ．まず，引張接合のFEM モデル の妥当性について，引張接合で最も基本的な接合形式であるスプリットティー継手を用いた検討を行った．解析実施者毎に設定方法にばらつきが生じると考えられる「要素分割・要素種別」，「接触条件」，「溶接余盛部のモデル化」，「高力ボルトのモデル化」を解析パラメータに設定し，これらの設定方法について解析と実験の降伏耐力や最大耐力を比較することでその影響を確認した．特に，スプリットティー継手の挙動を高精度に再現するための要素分割方法を提示したことが本検討の最も重要な成果である．次に，昨年度提案した非突出型接合のボルト軸力推定法とそれに使用した解析モデルの妥当性の検証を目的とし，水平リブの長さをパラメータとした3ケースの非突出型接合の載荷実験を実施した．供試体は支間3mのH形鋼（H588-300-12-20）を使用した．まず，水平リブの有無によるボルト軸力の増分を比較し，水平リブを有した接合部の方がボルト軸力の増加が抑えられ，実験的にも水平リブが接合部の強度向上に効果的であることを確認した．また，実験では接合面の初期不整の影響により，ボルト軸力や接合面間の離間量などでFEM解析の結果と異なる結果となったが，全体の鉛直変位や腹板－フランジ部のひずみ分布は整合させることができ，非突出型接合の解析モデルの妥当性を明らかにすることができた．そして，前年度に提案した非突出型接合のボルト軸力推定法は本実験結果と比較しても安全側の評価を与えることを確認し，その実用性を確認した．