載荷振幅が角形鋼管柱の劣化挙動に及ぼす影響の解明と履歴モデルの構築

本研究は、載荷振幅が角形鋼管柱の復元力特性の劣化性状に及ぼす影響や繰り返し変形性能の評価法を構築することを主な目的としている。既往研究では、構面内方向の挙動に関する検討は行われているが、地震荷重下のように柱に水平2方向外力が生じる場合において、載荷振幅が劣化挙動や繰り返し変形性能に及ぼす影響は明らかとなっていない。そこで研究初年度である2022年度では、載荷振幅が角形鋼管柱の構面外方向の挙動に及ぼす影響に着目して有限要素解析を行い、2023年度以降に実施する部材実験につながる検討を行った。有限要素解析では、片持ち柱の境界条件として、一定圧縮軸力下で水平方向に強制変形を与えた。解析パラメータは、水平外力の作用方向（構面内方向、構面内方向から22.5°または45°傾けた場合）、載荷振幅、幅厚比、軸力比とした。得られた主な知見として、(1)載荷振幅によらず水平外力の作用方向が構面内方向から45°方向に近づくにつれて、局部座屈の発生に伴う耐力劣化が緩やかとなること、(2)載荷振幅や水平外力の作用方向によらず、耐力劣化の度合いと局部座屈が生じた領域における鋼管板要素の中央での軸縮みとの関係は同様になることがわかった。2023年度以降に実施する実験については、有限要素解析の結果を踏まえて、実験パラメータの設定、計測計画の立案をしたほか、試験体の設計を行った。また、小振幅での多数回繰り返し載荷実験が効率的に実施できるように、計測装置や油圧ジャッキの制御装置の整備を行った。

本研究は、載荷振幅が角形鋼管柱の復元力特性の劣化性状に及ぼす影響や繰り返し変形性能の評価法を構築することを主な目的としている。既往研究では、構面内方向の挙動に関する検討は行われているが、地震荷重下のように柱に水平2方向外力が生じる場合において、載荷振幅が劣化挙動や繰り返し変形性能に及ぼす影響は明らかとなっていない。そこで研究初年度である2022年度では、載荷振幅が角形鋼管柱の構面外方向の挙動に及ぼす影響に着目して有限要素解析を行い、2023年度以降に実施する部材実験につながる検討を行った。有限要素解析では、片持ち柱の境界条件として、一定圧縮軸力下で水平方向に強制変形を与えた。解析パラメータは、水平外力の作用方向（構面内方向、構面内方向から22.5°または45°傾けた場合）、載荷振幅、幅厚比、軸力比とした。得られた主な知見として、(1)載荷振幅によらず水平外力の作用方向が構面内方向から45°方向に近づくにつれて、局部座屈の発生に伴う耐力劣化が緩やかとなること、(2)載荷振幅や水平外力の作用方向によらず、耐力劣化の度合いと局部座屈が生じた領域における鋼管板要素の中央での軸縮みとの関係は同様になることがわかった。2023年度以降に実施する実験については、有限要素解析の結果を踏まえて、実験パラメータの設定、計測計画の立案をしたほか、試験体の設計を行った。また、小振幅での多数回繰り返し載荷実験が効率的に実施できるように、計測装置や油圧ジャッキの制御装置の整備を行った。