繰返し曲げを受ける角形鋼管柱の塑性変形性能評価

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本研究は鋼構造骨組の柱に大地震を想定した0.03rad程度の一定振幅の部材回転角を繰返し作用させた場合の挙動を把握し,幅厚比と累積塑性回転角の関係を明示するとともに,設計に適用可能な式を提示することを目的としている.平成24年度は,幅150mmで板厚が9.0,6.0,4-5mm,幅125mmで板厚が6.0,4.5,3.2mm,幅100mmで板厚が4.5,3.2,2.3mの計9種類の角形鋼管柱(幅厚比は16.7～43.5)の繰返し載荷実験を合計49体実施した.軸力比は現実的な軸力の範囲である0.1,0.2,0.3とし,細長比は基本を約30とし,一部に約20と約40を加えた.繰返し載荷の実験結果から,材端モーメントが全塑性モーメントに低下するまでの累積塑性回転角と幅厚比の関係が得られ,軸力比と幅厚比が大きいほど累積塑性回転角は小さくなる結果を得ている.なお,平成25年度に実施する予定の試験体も24年度に前倒しで実施した.実験と平行して有限要素解析を行ったが,繰返し履歴則の制約のため繰返しの実験結果と解析結果の対応が十分な精度で得られなかった.そのため,平成24年度には実験に用いる試験体数を増やし,実験結果から得られるデータを増やすと伴に,解析は角形鋼管柱の局部座屈を表現できる独自の解析プログラムを用いて幅厚比17から50までの角形鋼管柱が0.03radの繰り返し部材回転角を受ける場合の累積塑性回転角を求めた.解析結果と実験結果から多くのデータが得られ,これらのデータを回帰することにより,軸力比0.1,0.2,0.3の3種類の軸力比に対して幅厚比と累積塑性回転角の関係を与える式を角形鋼管柱の塑性変形性能として求めた。ここで求めた塑性変形性能を与える式は,角形鋼管柱を有する建物が大地震により繰返しの塑性変形を生じた場合に,所定の耐力を維持可能かどうかを判断する貴重なデータであり,鋼構造骨組の設計に資する研究成果である.