Tadokoro Atsushi

田所 敦志

Traditional Chinese

Thesis学術フロンティア研究　平成１７年度～平成２１年度　研究成果報告書thesi

田所, 敦志

Tadokoro, Atsushi

KANAGAWA University Repository

半円形鋼モルタル板を用いた座屈拘束ブレー ス1.序通信等の目的で建物の屋上に設置される鉄塔は､設計用風荷重が設計用地震荷重を上回るため､風荷重に対する弾性範囲内で設計が行われてきた｡しかし､近年想定される地震動入力に対しては過大な加速度応答値が生じ､部材の一部が座屈する危険性が明らかになっているoそのため､鉄塔にも制振部材を組込む必要があるO鉄塔に使用する目的とした既往の座屈拘束ブレー スの研究 1)において､拘束材に円形鋼管を用い､内部をモルタルで充填したタイプの座屈拘束ブレースが安定した性能を示した｡本研究室で開発した座屈拘束ブレー スにおいては､角形の拘束材を用いた座屈拘束ブ レー スの実験2)は行われているが､円形の拘束材を用いた実験は行われていない｡そこで､本研究では､拘束材に半円形の鋼モルタル板を用いた円形の座屈拘束ブレースの製作方法と性能を検証する｡2.実験計画2.1製作方法未 1に拘束材径､表 2に試験体一覧を示す｡試験体は拘束材径の異なる2体とする｡拘束材に使用する鋼モルタル板は､円形の銅管を半分に割ったものを用いる｡鋼種はE二相に低降伏点鋼(IX225)､拘束材に一般構造用鋼管(STK400)を用いる｡芯材塑性化部長さは両試験体共に 1285mm とする｡芯材には剛性の調節のため､芯材塑性部に絞りを入れる｡拘束材径は､製作の際に拘束材同士に重ね幅を設けるため､長径/短径比は 1.10前後となる｡公称値と実測値では､わずかに実測値の方が高くなる｡表1拘束材径長径(mm)短径(mm)長径/短径B-C216(め216.3) 公称値 219.6 205.7 1.07実測 24,8 41 1B-Cー65(め 165.2)公称値 168.1 154.4 1.09岩田研究室 200302530 田所 敦志次に製作手順を示す｡1)円形鋼管を半割りにしたものにモルタルを充填する(図 1(a))｡モルタルを充填する際､補強リブがモルタルに当たるとモルタルの耐力が寄与されてしまい､設計値よりも高い耐力が出てしまう｡そこで､芯材補賂リブがモルタルに直接当たらないように､ 端部にクッション材を挿入し､隙間を作る(図(b))02)芯材と拘束材との間の摩擦による耐力上昇を防ぐため､芯材と拘束材との間にクリアランスを設けるOクリアランスは､芯材厚さに対して大きく取り過ぎると､局部変形の進行を早めることが知見として得られており､本研究では Im 厚のアンボンド材を塗布する｡3)芯材の強軸方向には､強軸方向-の変形を拘束し､芯材軸方向のずれを防ぐために､スペーサーを入れる(図1(C)｡スペーサーは(岡1(d))に示すような形状とする｡4)芯材を半円形の鋼モルタル板で挟み､拘束材側部を隅肉溶接により合体する｡溶接する際に拘束材に溶接部として10mmの重ね幅を設ける｡(a)ブレー ス部材部 (G)断面図スペーサー 芯材塑性化部(d)芯材及びスペーサー形状図1試験休形状表2試験体一覧試験体名 芯材 拘束材 PE/Py寸法 A 幅厚比 Py 試験体長 板厚 重ね幅 スペーサ一幅 lXt04 PE(rnn2) (kN) (m) (m) (mm) (rrn) (m 4) (kN)ら-C216 PL-16×921472 5.75 313 2570 4.5 10 5一.7 1681 5150.2 16.45A:断面積(叩2)p,●降伏荷重(kN) l:断面2次モーメントbm4) pE･座屈荷重(kN)RuckingrestrainedbracesusingSemicircuL之IrSteeJm01alplanks409TADOKORO Atsushi図2 載荷装置2.2載荷計画試験体の機械的性質を表 3に示し､載荷装置を図2に示すO載荷は 1000kNアクチュエータを使用し､漸増載荷とするO搬荷柱下#l7,をピン支持とし､我荷柱頭部はローラー支持とするO試験体は載荷方向から 450傾けて設置し､芯材弱軸が載荷軸芯の線上となるように取り付ける｡載荷パターンは､歪畳で0.5%､1.0%､2.0%､3.0%歪を各2回ずつ､4.0%歪を耐力低下まで行 うOこれらを表4に示す.｡3.載荷結果3.1履歴特性両統験体ul)rL E関係を図 3に示す｡B-C2】6:3.0%歪まで安定 した復元力特性を示 した04.0%歪3回日引張側において破断し実験を終了した｡B-C165:3.0%歪まで安定した復元力特性を示 したO4.0%歪4回目引張側において破断し実験を終了した-)3.2芯材最終状態両試験休共に高次の座屈モー ドが確認できた｡B-C216はLHオ塑性化部上部から 1097.5mm の場所で破断していたoB-C165は芯材塑性化部上部から857.5mm の場所で破断 していた｡4.考察4.1エネルギー吸収効率両試験体とも 3.0%恋歌荷時まで安定 した紡錘形の復元力特性を示している,3.0%歪時までは圧縮と引張の最大耐力は同様であるが､4.0'鋸こおいて､両試験体共に圧縮側の荷重が 1割程度高い値を示 しているOこれは芯材弱軸方向に局部変形が現れていることから拘束材のモルタル部に芯材が当たり耐力が上昇したと考える,Jまた､両試験体の芯材塑性化離全体に高次o)座JP.モー ドが見られていることから､エネルギーの吸収効率が高いことが分かる｡4.2拘束材径による軽量化再試験体とも拘束抑 こ損傷はなく､モルタルにも日立表3 機械的性質試験体名 降伏応力度 引張強さ 降伏比 伸び率oIをN/rTn2 kN 鶴ら-C216 221.4 313.0 71 43B-Ct65 222_8 303.3 73 40載荷順序 芯材の歪E(%) 層間変形角 載荷回数1 0ー5 /ー200 22 1 り100- 23 2 /ー50 24 3 り33 25 4 1′25 -って大きな損傷はなかったことから､芯材の拘束は十分にできていることが分かるOその性能は､3.0%歪において も十分な耐力を示 し､4.0%歪に対 して B-C216､ち-C165はそれぞれ 2回日､3回目まで安定した性能を示しているCこの拘束材径をより縮小することが可能であり､更なる軽量化を望むことができる｡800600400200-20-400-600-80800604002000-20-400-600-80｣ _I 1 】NE型-6.0-4.0-2.00.02.04.06V0-6.0-40-2.00,02.04.06,0a)B-C216芸鵡英体 b)ら-C165試験体図3 p-E関係5.鰭半円形の鋼モル タル板を使用した円形座屈的束プ レースを製作し､赦荷実験を行い以下の知見を得た｡(1)半鞘 r-2の鋼モルタル板を用いた円形の座屈拘束ブレースについて､角型o)拘束材を用いた場合の製作法と同様に製作を行 うことが可能であるO(2)既往の研究と同 じサイズで製作した試験体に対 し赦荷を行い､その性能は芯材の 4.0%歪にt)耐える安定した性能評価を得たo(3)拘束材径を縮小させ､軽量化した試験体についても性能に大きな変化はなく安定 した復元力特性をみせた｡[参考文献〕l)lJ/T内徹.内Li偲 晴､鈴木一斉.大河内婦女臥 小河別行､加指史郎 .痩屈的東プレ--スによるトラス鉄塔0)耐試補Z3垂ト美ー大架構繰返し実験-日本建築学会f縦を系論文展､節589号 P12()-136､20()5年･3月2)小林史料､村井正敏､和泉柑洋次､岩m術 :鋼モJL,I/ル板を用いた座羅拘束プレー スの'鬼強的研Fだ-その2制作辞i易化と芯材幅IE,1比の変化一日本建築学会構造系論文鵜､第586号 P187-193､2(X拘年 12月410

半円形鋼モルタル板を用いた座屈拘束ブレース

https://kanagawa-u.repo.nii.ac.jp/?action=repository_action_common_download&item_id=4406&item_no=1&attribute_id=18&file_no=1

Bucking restrained braces using semicircular steel mortal planks

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

KANAGAWA University Repository