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十字形断面鋼板の塑性座屈

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(1)

【論   文 】

UDC :624

073 :539

384

    日本 建 築 学会 構 造 系 論 文 報 告 集 第4Z2号

1991年4月

Journal of Struct

 Constr

 Engng

 AIJ

 No

422

 Apr

1991

字形 断面 鋼板

座 屈

BUCKLING

 

STRENGTH

 

OF

 

CRUCIFORM

 

SECTION

      

STEEL

 

PLATES

 

IN

 

PLASTIC

 

RANGE

  井 上 哲 郎

Inoue

 

TETSURO

 

Buckling strength  of cruciform  section  steel  plates in plastic range  whose  mechanical  

property

in

 tension 

has

 plastic

−flow

 

is

 theoretically obtained

 

Shear

 modulus  and  

flexural

 rigidity

 

both

 of which  were  derived previously by the author

, are applied  for the 

present

 

problem.

 

The

 result

shows  that a 

buckling

 mode  exists  which  gives 

lower

 critical  value  than that of pure torsional

buckling

 Present theoretical study  is compared  with  test results  

for

 miled  steel already  published

by

 the author

 

Theoretical

 critical  value  

fairly

 agree  with  test resttlts

 

The

 predicted 

b

t ratio of the plate

which  buckles 

just

 at the onset  of strain

hardening coinsides  

perfectly

 with the test result

 

Kegwontts

PLIistic

 

bttckling

 

Plate

 steel

 cmaform  sectiOn

           塑性

座 屈

十 字 形 断 面 §

L

序  板の塑 性 座 屈に関し て は数多くの究者に よっ て多 数 の理論が展 開さ れ ている が, そ れ ら の考え方につ い ては 筆 者らが 文 献

1

,2

)で概括し た と お りであ る。 そ れ ら の理論と実 験 値との差は 徐々 にま りつ つ あ る が

理論 はま だそ の実態を完全に説 明し得て いない。   板の座 屈

般に ね じ り と曲げ を伴うの で

せん断 係 数と曲げ 剛性の評 価が問題 と な る。筆 者ら は既に文 献1 ) で降伏は最大せ ん断応力のずる面 内の最 大せ ん断 応 力 が ある限界値に達し た と きに起こ め

塑 性変形は そ の面 内の大せ ん断応力 方 向の滑り変 形に よっ て生 ずる とい う

Tresca

に従い, 圧縮をうけ る鋼 板が塑 性 域で純 ね じ り座屈を起こす場合のせ ん断係数のを求めた

こ の と き滑り面の片寄り を考 慮す る と断面 形が くずれ る こ とが考え ら れ, 対応す る せ ん断 係 数の値は塑 性

れ域に おい てもひずみ硬 化域に おい ても弾性 値 (せん断 弾 性 係 数 }の

1

2

で あっ た

ま た筆 者ら は同様の考え方を用い て文献

2

)で板が塑 性 域で複 曲 率の純 曲 げ を うけるとき のげ剛性の値を求めた

こ の場 合 筆 者ら が文 献3 )で von  Mises の降 伏 条 件に基づい て評 価し た値 よりは る か に低い値で あ り塑性流れ域に おい て はすべ て零で あっ た。

 

本 論 文は上 記に求めた せ ん断 係 数と曲げ性の値 を用 い て圧 縮 を う ける十 字 形 断 面 鋼 板の塑 性 座屈耐力を解析 的に求め

実 験 値と 比較す る もの であ る。 解 析の結 果, こ の場 合 純ね じ り座 屈の と きより低い座 屈 固 有 値 を与え るモ

ドが存 在 することが 示 される

また本 解析の方が 純ね じ り座屈の解 析に比べ 実 験 結に よ り近い を 与え る

§

2.

せ ん断係数と曲 げ 剛 性  圧縮に よ り塑性化し た板の座 屈釣 合を 支 配 する ね じ り モ

メン トと曲 げモ

メン トの表 示は直交 異 方 性 板と して扱うこ と がで き る

直交異方性 板の これ ら の表 示は下式で与え ら れ る

     

Mx

Pxl

φ x 十

Dx

lily

    

My

Dylipy

Dyxlil

= 

一 ・

…・

一 …………・

(1 >      

M

。y

=2

 

G

ρ

1

φxy   こ こに

Mx

位幅 当た りの y軸 回りの曲げモ

メ ン ト 嶋 :単 位 幅 当た りの x 軸 回 りの曲 げモ

メ ン ト

Mry

 :板の単位幅 当た り の ね じ りモ

メ ン ト

Dxl .

D

1,

Dxyl,

 

D

、nc∬:曲げ剛 性  

Gp

:せ ん断 係 数  

1

:彦ヲ

12

 

t

:板厚  φ

:x 軸 方 向の 曲率  蜘 :y軸 方 向の曲 率 隼 筑 波 大 学 構 造 工学 系   助 教 授

Assoc

 Pτof

Institute of engeneering  mec 肩anics University of Tsuku

ba

 Dr

 Eng

(2)

φxy :ね じ り率  座 屈 解 析には (1 )式のせ ん断 係 数と曲げ剛 性のを 知る ことが必 要であ る

2

1 せ ん断 係 数  圧縮をう け降伏し た板が純ね じ り座 屈す る と きのせ ん 断 係 数

G

ρの 値は文 献 1 )よ り塑性流れ域に おいて もひ ずみ硬 化域におい て も下 記のであ る。

   

G

S

 

G ・

…・

……・

…・

……・

………・

…・

…・

  こ こに ・ ・ 2 (

.)

弾 騰  

E

:ヤング係 数 (鋼のは2 100 t/cm2   レ :0

3

ボアソ ン比  こ の G

の値は降 伏は

Tresca

の説に従い

ひずみ硬 化す ると降 伏 曲 面が相 似 的に拡 大 する との仮 定か ら導が れた もの である。 2

2 曲 げ剛 性  圧縮 を うけ降 伏し た板が座 屈す る と きのげ剛性の は文 献2) より下 記の値であ る。 [塑 性 流れ域 ]

   Dxl =Dyl =Dxsl=P

誕1

0

………・

3

 

上 式 を (1 )式に適 用し て板が塑性 流れ域で座 屈す る と き に は

Mx

My

= Oである

[ひずみ硬化域]

 

 

 

B

1

5

D

、一 。

…・

…・

…一 ……・

  (4 )式は

Gp

の と き と同 じ く降 伏 曲 面に相 似 性が成 りい う仮定か ら導か れ たもの であるe §

3

.一

軸 方 向に 圧縮を う け る十字 形 断 面 鋼 板の塑 性 座   屈解析  Fig

1に示 さ れ る 十 字形 断 面 鋼 板か ら取 り出し た

Fig.

2に示さ れ る

枚の板の塑性流れ域にお ける座 屈 解 析 を行う

こ の境界条件を三縁 単 純 支 持

非 荷 重 縁                  

       Fig

1 Plate wi ヒh cmciform  section

k

a

x

     厂

功’

一… 一一

一一

7

 

 

 

1i

 

6

        

y

    z

Fig

2 Uniformly compressed  rectangu 且ar plate whQse  three

     edges  are  simply  supported  and  one non

loaded edge  is      lree の

縁が自由と み な し た。  板の座 屈 後の釣 合 式は下 式で表さ れ る

 

 

 

…・

…・

…・

  こ こに  

N

:a。,t

単 位 幅 当た りの座 屈強 度 (圧縮を正とする) σcr :座 屈 応 力 度  ω :板の面外た わ み (z 方 向の変 形)  (1)式と (3 )式 よ り

Mx

Ms =

O , また (1)式と (・〉式・ ・蘭

・ 用・る と

M

・y・下 式・表・ る

 

 

 

M

・y− ・α・

一 ・

……・

一 …

(・〉  これらの関 係を (

5

)式に適 用して式 を得る

 

 

 

穿

………・

……・

……

(・

 

た わ み形 を次の ように仮定 する

   

w

∫(y)

9

(x)

 

一・

 

8

)  (8)式を (

7

)式に代入 して下 式 を得る

   

9

(・)

ノ〃(y}・

、ノω

………一 …

 

は x での分, ’は yで の微 分を

意 味する

[境 界 条件]  

Fig.

2で x 座標は長 手 方 向,  y座 標は幅 方 向の座 標 で あ る。   x

0

,1

9 〈x

O

  y

Oで

f

(y )

O

  

y ;b

で 自由縁に

す る

Kirchhoff

     に よる下 記の条件        ∂Mxy

  Qu

+ ∂x

0 こ こ に        ∂Mxy   ∂

Mxv

       ∂My

  

Q

bi

∂x

=一

∂x

……

10) (・〉 式 を 齪 す ・ もの ・

9

(・)一 ・ と ズ ω ・

ノ(y}

0で あ る が, X

O, 1で の境 界 条 件を考慮 すると 前者は g(κ)

0 (w

O>で板は 座屈し ない と いうtrivial な解であ る。 後者の

般 解下 式

(3)

f

− A

〃+… S

・             

………・

………

(ll) y=

O

で の条件よ り

f

・・…

A

………・

…………・

(・2) よっ て ・・=

A

… 〈・)

……・

……・

………

(・3) y

=b

で の条 件 より    ∂Mxy ∂M3 v  ∂M』y        z  

t2

     

b

と な る

 こ の と きg(xは境界条 件 g(

0

ト gω

=0

を満たす もの で あればい か な る形で もよい

  板が塑 性 域で純ねじ り座 屈 を生じ る と きの座 屈 応 力 度 は材 料 物 性 とし てせ ん断 係 数の みが用い られ る か ら(2 } 式の

Gp

を 用い て下式で与え られ る こ と は文 献 1)で述 べ た と お り で

  

∂x

 

∂x

=2

∂x

0

… ”

… ’

… ’

… ’

14 (6) (13) (14)式より ・ ・S

………一 …・

………

(15 ) し たがっ て下 式 を得る

9

………・

…・

…一 …………・

16

> よっ て座 屈 強 度

座 屈 応 力 度は

N

・・

………・

…………・

…・

…・

(・7 )

  

σ

………一 ・

…・

………一 ・

18

 

  

a・

S

 

G

tb

2

…………・

………・

……・

…・

19  本 論 文で得た十字形 断 面 鋼板の座 屈 応力度を表す(18 ) 式を純ね じ り座 屈 応 力 度 を 表す (

19

)式と比較す る と係 数 に πヲ

12

が か か る 分 だ け本解析の方が低い座屈値を 与え その約 18% で ある ま たこ のい座屈値を与 え る板幅 方 向の モ

ドは塑 性 流れ域において も ひずみ硬 化域におい て も それぞれ (12)

A −

7)式で 与え られ る よ うに sin 波 形で あ る

ひずみ硬 化 域での 扱い は

Appe

dix

さ れ る

§

4.

塑性流れ域で座屈 する と き の座屈波形モ

ド と ひ    ずみ成 分 4

−1

座屈 波 形モ

ド  板 幅方 向の座 屈 波 形

ドにする

塑性 流れ 域においては (11)式, ひずみ硬 化 域においては (

A −

6) 式 )に適 用する境 界 条 件 (10)式は支 持 縁 (y

0>が 単 純 支 持の場 合も固 定の場 合も同じ である。 し たがっ て 座 屈 応 力 度が両 方の場 合とも同じであ り

ま た座 屈 波 形 z

P

    〆 1  

!     1

 レ

 

一一一一一一一一一

lll

一一一一一一一一一_

孝 yFig

3 To 【siQnal  defolmation

y

z (q)      (b)    Fig

4 Buckling mode

ドも同じ形 (板幅 方 向に sin 波 形 )で あ る。 ま た文 献

1

)に よ れば

Fig.3

に示す よ うに塑性 域で の純ね じり 座 屈 時には断 面が その面 内にせ ん断 変 形を生ずる

上記 のすべ のこ と が満た さ れ る板 幅 方 向の座 屈 波 形モ

ド は

Fig.

4に示さ れ るもの であ る

同 図 中 (a)が座 屈 前 の 形で (

b

)が 座屈 後の形である。 同 図に は断 面 形を部 分 区 間に分 割し た線が記 入してあり

こ の線は座 屈 後 も 元の線と平 行で ある

個々 の部 分 区 間の その面 内の塑 性 せ ん断 変 形の大きさ は板 幅 方 向に み て支持縁近傍で最 大 と な り, 自 由 縁で零である

また曲 げに伴う y 軸方 向 の 曲 率 蜘は零で ある

4

2 ひずみ成 分  座 屈は ね じ りの モ

ドと 曲 げの モ

ドの重ね合わ せ に よっ て生 ずるとの立 場か ら 以 下に個 別の モ

ドに対す る ひずみ と変 形につ いて若 干考察を行う。 4

2

1 ね じ りの モ

ドに対す る ひずみ と変形   Fig

4に示され る座 屈 波 形モ

ドは断面を部分区間に 分 割し た線が座 屈も座 屈前と平行で あ る。 こ の モ

ド は個々 の部 分 区 間につ い て み る と ま さ に

Fig,3

の純ね じり座 屈の モ

ドに対 応してお り

純ね じ り座 屈の場合 との違は ね じ り

座 屈の場 合は滑りの片 寄りに因 する塑 性せん断 変 形 (断面形の くずれ〉の大き さ が材 長 方 向の座

ue

 x の み の関 数で あっ た もの が

本 解析で は x と板 幅 方 向の座 標y両 方の関 数とな る点にあ る

 降 伏し た板の塑 性 変 形に伴 う滑

り面は Fig

5に示さ れ る よ う な頂角 π/

2

の円垂の母 線に接す る接 平 面で定

さ れ ると は筆 者ら が文 献1

詳 細 お り で あるが 上記の塑性せん断変形を も た ら す板の 々 の 座 標 点の滑り面 を 定 義す る角 度

K

Fig.

5)

は文 献 1)

119

(4)

y     Kz ’ y x

s

  、

o 40

麗 \

’,

一66

6

。 峨 B     A 60        〒    

−60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

606y

B

A

d

ε :         A l

↑ 

2 1 ZFig

5 SliP P止ane

Fig

6 Straill increment vectors

     and  yield locus

C

      A

     

2

−一一

  」

Fig

7 Strain increment vectors  at 且imit state

と同じよ うに して求め ること ができ る。 そ の誘 導とひず み成 分の詳 細につ い て は こ こ で は省 略 する

4

2

2  曲 げの モ

ドに対 するひずみ と変 形   降 伏 応 力 度で最 も曲 げ抵 抗が小さい曲 げ座 屈 を生 ずる ときの ひずみ増 分は

般 的に表す と

Fig.

6に示され る ように

本 論 文の基とな っ て い る

Tresca

の降 伏条件 上の降 伏 点 (

B

点 )か らこ の応 力図に重ね書き し て

最 も大き な曲率を与え る点に お い て ∠

ABC

に入っ て いる場 合である

こ の図は応 力について引 張りを正と し て描い て ある

同 図中 a。は降 伏 応 力 度で あ る

ベ ク ト

  せ

 

 

 

1,

2 は最も曲率が大きい 点の表裏の ひずみ増分ベ ク トル であり

これ は全断面負荷 状態で平均的 直ひず みと 曲げに よ る直ひずみ が 同 時 に 進行す る 過程であ る。 ま た 座 屈 波 形が長 手方向, 幅方 向共にsin 波 形であ る場 合に は板内のど の座標点の ひずみ増分ベ ク トルの終点も 同じ

っ の直 線上に のること は文 献

2

)で詳 細に述べ た と お りである。  

Fig.

4で示すモ

ドで座 屈す る場合の y

軸 方 向の 曲 率 伽 は零であ る た めに

板 内の どの座 標 点におい で も 上 記の条 件がちょうど成 立 する限 界の ひみ増 分は曲 率 最 大 点におい て Fig

7が成 立す る と きで あ る

同 図 中 dε名は断 面 中 央の ひずみ増 分ベ ク トル

μ は軸ひずみ の 大 き さ

で ある。 こ の限 界 状 態が成 立 する と きめ 板 内の 個々 の座 標点に おける ひずみ成分と滑り につ い ては文 献 2 )と同 様の方 法で求め ること がで き る が そ の誘 導は こ こ では省 略す る。  こ のべ た座 屈 波 形モ

ひずみ成 分は文献 1)

2>で述べ た せ ん断係数と曲げ剛性の評 価と適 合し て いるの で, 本解析で も そ れ らの値 を用いるの に 矛盾は ない

§

5.

座 屈 実 験  十 字 形 断 面 鋼 板の圧縮実 験の結 果が筆 者ら に よっ て文 献4>で発 表さ れて いる

こ の う ち 材 質 が 軟 鋼で溶 接 に よ り組立て ら れ た後 焼 鈍され た試 験 体の実 験 結果 を本 解 析との比 較の た め こ こ に抜 粋し で再 掲す る。  試験体形状は

Fig.

1に示され るが 同 図 中の 記 号 を 用 いて寸 法 特 性が Table 1 。 加 力は 200 ton

Table l

 

Specimens and test 

results t

8

91 mm

Coadb (囗 団) 皇(皿 ロ} b〆し £/b ・ハ

τ 《

0544

3132

9530

1821

73 瓦

〇553

1159

4630

2181

47 △

0752

01 ε5

6730

2551

32 点

〇870

9212

5830

2911

20 A

0979

7232

2930

3271

15 直

108B

5265

71030

3541

11

119 τ

4292

21130

4001

01 A

12105

2318

81230

4371

oo A

13115

1345

31330

4731

00 A

14123

8371

7143o

5091

00 A

15132

8398

41530

5451

00

Specimen

A

     

1

       

      

Su

ρportiqg      

device

      Fig

8 Test set

up

ス ク リュ

タイ プ万能試 験機に よ り

その方 法は

Fig.

8

さ れ る よ う

に剛性の大き な治具 とプレ

A

の上に 試 験体をの せ加 力 板B を介 し て中 心 圧 縮の押し と し た

平押しは加 力の初 期は加 力 板B が ピン形 式で あり, 加 力板が な じん で か らピンを固 定する ことに よっ た

文 献4> 中の 結 果で は実験 よ り 得 られ た応力 上 昇 率 r (σ剛 んの : am。、

最 大 応 力 度

、町

個々の試 験 体の

圧 縮に よ る降 伏応 力度)が 長 さ に よっ て異なっ て いる が

こ こで選 ん だ試 験 体は座 屈によっ て決 定さ れ る最 大 応 力

P

h畿    

   

    B

蕩藁 謳    凝瑞嬲 翻 r韈 韈 織 黐鑼

:雛 鮮 津 購

ξ蕊 攤

1广

掘 鯲 

醗    撫

 

(5)

6

O

εV εSt

Fig

9 Stress

strain curve

ε

Table2  Mechanical p【operty  of steel  frDm tension  test

肋terlal  σ ¥ (tノ。 皿2) σ凾 ・ 寓 (し/c鵬2) ε v   ε 8t (髯) E8t (t /c四2} ∬ u 2

TO4

11O

1292

0937

4 度 を 支 配す る長さの効 果 が 下 限 とな る に近い

t

b=3,

0

の もので あ り, 同表 中の試 験 体 名 称は文 献4)での表現 と

致さ せ て あ る

 

材料の械 的 性 質 を 張 張 試 験に よっ て調べ た結 果が

Fig,

9,

 

Table

 

2

に示さ れ る

な お

Fig,

9

は模式 的に表

し た もの で あ る。

Table

 2 中の記 号の定 義は下 記に示さ れ る

 σr :降伏 応 力 度 σ m。x :最大 応力度  εY :降伏ひずみ (σv/

E

)  ε

t :ひずみ硬 化開始 点の ひずみ  

E

:ヤング係 数 (2 100 t/cmZ と し た)

E

。t :ひずみ硬化係 数  圧縮試 験 に よ る降伏応 力 度の均 値 。

ir

2.

78 t/cm2 で あ り引張り に よ るσrよ り約

3

%高い 圧縮に よ る降 伏ひずみ の平均 値 。葛 を次 式で求め     cEr =ciy /

E ・

…・

………・

…・

……・

…・

……・

20

) こ の式で与え られ る civ を用い て等 価 幅

b

tV

 

E

; を評 価し たもの が

Table

 1に記 載さ れ てい る

 ま た 同表中に は応 力 上昇率τの実験結果が記載さ れ てい る。  本論文中 §

6.

で解 析結果と比較す る実験に よ る座 屈 応力度と して は 最大 応力 度 を 選 び

こ の τ の 値 を 比較

に用い る

な ぜ な ら, 座 屈の発 端は面外 変形を測定して い た か ら と は言え主観 的判定に頼らざるを得ない。 そ れ に ひ き か え最大 荷重は 安 定 し て評価 でき ば らつ き も小さ いか ら で あ る

§6

解 析に よる座 屈 曲 線 と実 験 結 果   (18)式で与え られる座屈 応 力 度は塑 性 流れ域で の解 析で あ る た めに長さの効 果は 入 っ て いない。 ひず み硬 化 域で の座屈 応 力度を与え る (A

13 )式は長さの項が 入 っ て いるが (18)式 と 比べ て み ても その違い は

l

b

3,

E

Est=

40と し て み て も高々

1.4

%高い だ けで あ る

1

8 1

6 1

4 1

2   1

O \

゜β   o

6 o

4 0

2       し      1 △

   、

 

Cthe・res醗   ぎ

      丶

 

(1。nq Plate)

   、

      ミ ム

 

 

 

 

 

 

αu量ho

   

Nsp  er) △

  幡   △ △ △

       \

△Test 「esults

vGJif

   

O

        O

2      0

4      0

6      0β      1

O Fig

10 Comparison of theoretical Iesults with test results cited

      fr卿 refe 陀 nce (4) し た がっ て実験結 果と比較す る座屈 曲線とし て (

18

)式 によ り描い た曲 線 を用い る

 座 屈曲線は (

18

>式の辺 を a。で除し て表現す れば, 降 伏 応 力 度が異な るもの でも

率に評 価で き る

す な わ ち (

18

)式の両辺をa。で除し て下 式 を得る

 

 

 

48・

…・

………

  実験に よ る座屈応 力度を ama)、と み な し て (

21

)式 中 の σc

をG

ux と書き変え た下 式

8

22 ) と実験 結果を比較し た も の が

Fig.10

で あ る。 な おこの 式の σ。に は圧縮実 験に よ る降伏応 力度の 平 均値r を 適 用し た。   (

18

)式は本来塑性 流れ域で の解 析 結 果で ある の で こ のと σ ma./σ。

1

o

との交 点

点の みが意 味 をもつ

ひずみ硬 化 域につ い ては 上記に述べ たと おり である

 

ま た

Fig.

10

に は純ね じ り座 屈 応 力 度 を与える 19 ) 式を上記と同様の方法で無 次元 化し た座 屈 曲線が描か れ てい るe  同 図に よ れば圧縮応力が降 伏 応 力 度 を超えて ひずみ硬 化 域に達し得る限 界の 比は実 験 結 果と解 析 結果 が完 全に

致してい る

ひずみ硬 化 域に 至っ てか らは応 力が 上 昇 すると と もに実 験 結 果の方 が解析 結果よ り次第に低 目と なっ て いる

その原 因は定か で はない が

本論 文の 前 提と なっ て い る

ひずみ硬 化 域に お ける降伏条 何学的相似 性が くずれ るこ と があり得る。 相 似 性が くず

       ロ

れ る と考え てい る方 向と は異なっ た方 向の 滑り変 形が複

121

(6)

合 する可 能性が あ る。  本 解 析結果は純ね じ り座 屈の解析結と 比較して より 実験結果に近く

実 験結果 を 良く説明し得て いる

§ア

結   論 (1 ) 文献 1)でめ た せ ん断 係 数と文 献2めた 曲げ剛 性のを用いて

圧縮を う け る十字形 断 面 鋼板の 塑性座屈応力度を解析 的に求め た

(2 > 本解析結果は文 献

1

)で求め た純ね じ り座 屈値と 比べて約 18% 低く実験結果に よ り近い (3 )座 屈波形の 長 さ方向の モ

ド は塑性流れ域に あっ ては境界でと な るもの であればい か な るモ

ドで も良 い。 ひずみ硬 化 域に あっ て はsin 波 形で あ る。 板 幅 方 向 の モ

ドは ど ち らの領域で もsin であ る。 (4)

座 屈時の境界条件は支持 縁 (y1=O )が単 純 支持 で

も固 定でも 同じで あ

の で座屈応力 度お よ び座 屈 波 形 モ

ドは両 者で同じであ る。 (5 ) 塑 性せん断変形 (断面形の くずれ)の大き さ は板 幅 方 向に み て支 持 縁 近 傍で最 大で 自由縁で零であ る。 引用 文 献 1)

上 哲 郎

加 藤

勉:塑 性 域における鋼 板のね じ りとね   じ り座 屈

日本建築 学会構造 系論文 報告集

第383号

  pp

29

34

昭和63年1月 2) 井上哲郎

加 藤 勉 :四縁 支 持 鋼 板の塑 性 座 屈,

日本建    築 学 会 構 造 系 論 文 報 告 集

第396号

pp

101

108

   1989年2月 3) 井上哲 郎

加 藤 勉 ;鋼 板の塑 性 流 れ域にお ける曲 げ剛     性 と 局 部 座 屈

日 本 建 築 学 会 論 文 報 告 集

第332号

  pp

11

18

昭 和58年10月 4)井 上 哲 郎

折 原 信 吾

西 山 功

桑 村 仁:十 字 形 断 面     短 柱の応 カ

ひずみ特 性 (軟 鋼

高 張 力 鋼および低YR 高   張 力 鋼 ) 構 造工学 論文集

Vol

35 B

 pp

323

336

   1989年3月

5) 

Shanley

 F

 R

;Inelastic Column Theory

 

J.

 of Aero

   Sci

 Vol

14

 No

5

 May 1947 Appendix :ひずみ硬 化 域に お け る座 屈簿析  ひずみ硬 化 域に お ける せん 断 係 数 と 曲 げ 剛性の値は それぞれ (2)

(4)式で与え ら れ る

・ れ・・式 ・ 盛

・用・ ・ ω 式 ・・曲 げモ

・ ント と ね じ りモ

メン トが 下 記のよ う に表さ れ る

       ∂tw

   

・1 褫      Ms

O         

…………・

…・

………

(A

1)

   

Mxy

 これ らのを座屈後の釣合い を表す (5)式に代 入して下 式を得る

  

E82∬1

(x>

f

(y)十2G 壇 (x>∫

(y)十N9(x)

f

y)

O

(A

2) こ の式を変 数 分 離 法で解い て g〔x)に対す る下 記の解を得る

  

………・

……・

…・

………・

一・

(A

・)  こ れ よ り

f

(y)に関する下 記の微 分 方 程 式 を得る

  

r

〔y)・ ,

N

y

…一…一

(A

4) 上 式を次の よ う に表す

  

f

°

{y)+Hf {y)

Q

 

 

歯 (

    t 1 N

E

・1

”tt

ttt

t… ’

A

5  (A

5)式の

般解を求め る とHキ0のと き

  

∫〔写)

Bsin 》

773

ξ十CcosV7 ≡「y

 

…・

……・

(A

6} 境 界 条 件は (10) 式に示さ れ る

 

y

Oで の条 件よ

p

 

  

f

〔y)

BsinVii  y

……・

…・

…………・

…・

………

A

7  よっ て座屈モ

ドは下式の よ うに表され る

  

il

AB ・inM ・

s・・

T

’ x

………・

…・

…・

(A

8)

il

bでの条件よ り,

  

m

・ ・s ・・/

ir

・y

si・

…………・

…一 …

(A

・)  し た がっ て次式を得る

    v σアb

π/2

…………・

………・

…・

  (A

10}                t

  

α +

・・

………

(A

11} (A

11>式で表さ れ るN は m

1のとき最小とな り

下記の座 屈 強 度

座 屈 応 力 度 を得る

             2                    

   

N

万 α +

7E

・・1

… ’

… … ’

(A

12>

  

 

acr

tb

’ +

畷÷〉

  

  

tt

…・

……・

(A

13)  (A

5)式で H

O は

f

{y)

Dy と な り幅 方 向に 直線の モ

ド であ る が

y

bでの境 界 条 件を考慮 す る とこ の解 はノ(y)

Oの 板は座 屈し ない とい うtrivialな解で あ る

 (A

13)式 を 塑 性 流れ域に

おける (18)式と比 較 するとESt のかか る項だ け (

A−

13}式の方が高い値を与え る が

その違い は わずかであ るρ     

1

 §4

(4

2

1)で述べ ね じ りの モ

ドに対する ひずみと変 形 の考 察は ひずみ硬 化 域で もそのま ま当ては ま り

異な る 点 は 座 屈を生 ずる と きに軸圧縮力 の増大 を伴う点のみ で あ る

  (4

2

2)

で述べた曲げのモ

ドに対す る ひずみ と変 形の考 察 にっ いて

ひずみ硬化域に おいて は座屈に伴う直ひずみ分布の 中に塑性成 分 と同 時に弾 性 成 分が存 在 するが

そ のう ち塑 性 成 分につ い て こ の節で述べ た議 論が そのま ま適 用でき る

座 屈 時 に は ね じ りの モ

ドに対して述べ た と同様に軸圧縮 力の増 大を 伴い

曲 げモ

メ ン ト と して Mxの み が零でない値と な る。  座 屈 時に軸圧縮応 力の増 大 を伴うという考え方は Shanleyの 説5}も付 合し て い

(1990年6月21 日原 稿 受 理

1991年1月 28日採用決定 〕

Table   l   Specimens   and   test   . results ( t = 8 . 91   mm ) Coadb ( 囗 団 ) 皇 ( 皿 ロ } b 〆 し £ /b ・ ハ 洞 τ 《 − 0544 . 3132 . 9530 . 1821 . 73 瓦 一〇 553 , 1159 , 4630 . 2181 .47 △ − 0752 , 01 ε 5 , 6730 . 2551 , 32 点 一〇 870 . 9212 . 5830 . 2911 . 20 A − 0

参照

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