局部座屈を伴うH形断面鋼部材の劣化挙動

【論　 　文 】 　 　 日本建築学会構造系論文報告集 第454_号

・

1993_{年12 月} Journal　of　Struct

．

　Con

’

str

．

　Engng

、

　AIJ

，

　No

．

454

，

　Dec

．

，

1993

　　　　　

F

　

局

部

座 屈

を

伴

う

H

形 断面 鋼 部 材

の

劣

化 挙 動

　

，

DETERIORATING

　

BEHAVIOR

　

OF

　

WIDE

　

FLANGE

　

SECTION

　

STEEL

　

MEMBERS

　 　　 　　　 　　　 　　　 　　　

・

IN

　

POST

　

BUCKHNG

　

RANGE

　　　　　　

山 田

　

哲

＊

，

秋

山

　

宏

＊＊

， 桑

村

　

仁

＊ ＊＊

Satoshi

　

YAMADA

_，

　

Hiroshi

　

AKJYAMA

α舷 劭 0∫乃ゴ

KUWAMURA

　　　

The

　

load・

deformation

　relationships 　inc［uding 　post　

buckling

　and 　

deteriorating

　

behaviors

　of　w 重

de

・

_flange

_{section 　steel 　members 　are}

_investigated



_in

_this　paper

_．

_Theanalytical 　method 　previously

　　

proposed　for　box

−

section 　members 　are　apphed 　to　wide 　

fLange

　section　merpbers 　

based

　upon 　the　ulti

−

　　

mate 　

behavior

　of　stub

．

columns

．

．

The

　stress

−

strain　curves　of　stub

−

columns 　with 　wide 　

flange．

sections

　　

are　expressed 　

by

　standerdized 　width

−

to

−

thickness 　ratios 　of　

flange

　and　web 　plates

，

　which 　are　

de−

　　

rived 　

by

　statistical 　treatment 　of　_previous 　experiments

．

　

The

　caluculated 　

load・

deflection

　curves 　

6f

　　

b

・am ・ and b・am

−

c ・且・m ・ ・ c・i・cid・ ・e・yw・

ll

with ・xp ・・iment・1 ・e・ ・lt・

，

．

e

・

p

・ ・1・11y　i・

’

_t

り

・ de

−

　 　teriOrating　Tange

．

　　　

KegIVOI1ts

：

tocal

　

buckling

，

觀 漉 魚η9θ ∫θ吻 毎

，

　

deteriorating

　rarige

　　　　　　　　

局 部 座

窟，H

形断 面

，

劣 化 域

1，

序 　局部 座屈 を伴う

H

形 断 面 鋼 部 材の挙 動に関 して は

，

現 在ま でに_， 数多くの 研 究が な さ れて い る

。

その う ち， 最 大 耐 力 以 降 劣 化 域に至る まで扱っ た研 究は比 較 的 少な

、

く

，

牧 野らに よる

一

連の部 材 実 験1 ）

，

三谷ら に よる降 伏 線 理 論に_基づ い た座 屈 後 挙 動の_{解 析}2｝

_，

_{興 田ら}に よ る

』

ウェ ブ幅厚比の大き な部 材に関す る実 験， お よび 劣 化 挙 動の解 析i）

一

_号）

_，

加 藤らに よ る部 材 実 験 結 果に基づ く荷 重

一

_{変 形関係}の モデル化6 〕， 鈴木らに よる部 材 実 験およ び FEM を 用いた荷 重

一

変 形 関係の解 析7）_等がある

が

， 局 部 座 屈 発 生に起 因 する劣 化 挙 動が

，

解 析 的に十 分に明らか に さ れ た とは言い難い

。

L

，

・ ．



_，

　

丁 方， 数 値 積 分によ

6，

面 内 解 析 法 SLg ）_に より

，一

定 軸 力 下におい て

一

方 向せ ん断 曲 げを受 ける鋼 部 材の

，

最 大 耐 力まで の荷 重

一

変 形 関 係が

，

精 度 良く予 測で き る事が 知られ て いる1e） 。 ま た

，

純圧縮を受け る短柱の終局挙動 をも とに

_，

曲 げ圧 縮を受け る部 材の

_，

最 大 耐 力 以 降の劣 化 挙 勤が予測 可 能である事m が明ら か に さ れ て い る

。

　

筆 者ら は

，

前 報IZ）_{におい て}

_）

_．

_{短柱圧縮試 験結 果を統 計} 処 理す ることに よ り

，

各 種 製 造 方 法で製 作さ れ た箱 形 断 面 部 材の

，

圧 縮 力下にお け

・

る終局挙 動 をモ デル_{化 し}た

。

さ らeと

，

最 大 耐 力 まで の荷 重

一

変 形 関 係の解 析 法である

、

　 　 　 　［ 数 値 積 分に よる面 内 解 析 法を発 展さ せ

，

局 部 座 屈 発 生に よっ て決 まる曲 げ圧 縮 部 材の最 大 耐 力

，

ざ らに そ れ以 降 の劣 化 域も含む荷 重

一

変 形 関 係を

，

連 続して予 測す る解 析 方法と して提案し た

。

　本論文で は_， H形断 面部材につ いて も， 局部座 屈を伴 う終 局 挙 動の基 礎 資 料である短 柱 圧 縮 試 験 結 果 を統 計 処 理し

，

圧 縮 力 下における終 局 挙 動の モデル化 を行 う

。

さ らに_， 前 報12 〕で提 案し た_，

一

定 軸 力下におい て局 部 座屈 を伴 う鋼 部 材の劣 化 域 を含 む荷 重

一

変 形 関 係の解析 法 を， フ ラン ジ局 部 座 屈 発 生に よっ て終 局 挙 動が支 配され るH 形 断 面 部 材に適 用し_， 実 験 結 果と比 較 検 討する

。

2

．

短 柱の終 局 挙 動 　 　 　

．

　 　 　 1

，

・

2

、

1 短 柱 圧縮 試 験の デ

ー

タ

ー

ベ

ー

ス　

’

　

・

　 圧 縮 下にお け る

H

形 断 面 部 材の_{終 局 挙 動}をモ デル化 す るにあ た り

，

既存の 短柱圧縮 試 験の_結果を 整 理 し た。デ

ー

タ

ー

ベ

ー

ス と して使用 した の は

，

筆 者らの研究 室で現在 まで に行わ れ て き た_， 溶 接 組 立H形 断 面 短 柱の実 験 結 果1　a

・

　）＝ls｝_{の う ち}

_，

_{後 述の条 件に適 合する}

_，



SS

_{400製 短 柱} 12体

，

SM

．

490製短柱49体

，

　

SM

　570_製短柱Z9_体

，

_計 率_{東 京 大 学工学 部 建 築 学 科 　 助 手}

・

_工修 ＊ ＊ 東 京 大 学工学 部 建 築 学 科 　 教 授

・

工博 ＊ ＊ ＊_{東 京 大 学 工 学 部 建 築 学 科　助 教授}

・

Ph．

　D

Resea［cA　Assoc

．

，

　Depし

，

　o「Architecture

_，

　Faculty　Qf　Eng

．

　Univ

．．

Qf Tokyo

_，

　M

．

・

Eng

，

Prof

_．

_，

Dept

_．

of 　Architecture

，

Facu［tyof 　Eng

．

Univ

、

　 of 　TDkyo

，

’

Dr

．

　Eng

．

Assoc

．

　Prof

．

，

　Dept

．

　of 　Architecture

，

　 Facu置tyQ｛Eng

．

　 Univ

．

Qf Tokyo

，

　Ph

．

　D

NII-Electronic Library Service ト

ー

D

−

1

2b

タ ワ d L W t 図

一

1　試 験 体概 形

TLSB

⊥

計 体 図

一

2 実 験 装 置 　 　 II 　 　 II 　 　 II 　 　 II 　 　 Il 　 　 Il 　 　 ll 丶　 　 　LI　 　 　

！

丶　 　 　 ！ 　 丶　lI 〆 　 　 丶11〆 　 　llI丶 　 ！　　　丶 　！　　11　丶 ！　 　 　11　 　

丶

　 　 11 　 　 11 　 　 1t 　 　 1

，

E 　 　 Il 　 　

』

口 　 　 II 面 外 変 形 の 開 始 点 　 　 　 図

一

3　短柱の座屈 領域の長 さ 90体の実 験 結 果であ る。 実 験の概 要と

，

デ

ー

タ

ー

べ

一

ス とし て の条 件を

，

以 下に記す。 〈実 験の概 要 〉 　 試 験 体の概 形 を 図

一

1

，

実 験 装 置 を 図

一

2に示す

。

載 荷は_， 弾 性 範 囲 内である程 度 加 力した後に

，

試 験 体 上 部 の球 座を固定 し

，

平 押 し の条 件で行っ た

。

ま た試 験 体 両 側の対 称な位 置に設 置 し た1対の変位 計に よ り

，

試 験 体 の平 均 軸 方向縮み 量

A

を計測 し た

。

　実 験 結 果 は_， 荷重を 原 断 面 積で除 し た 値 を 応 力 度

，

試 験 体の平 均 軸 方 向 縮み量 △ を加 力前の試 験 体 長さ

Ls

で 除し た値 をひずみ度 とし

，

応 力 度

一

ひずみ度 関 係 として 整 理し た

。

ただし

，

最 大 耐 力以 降の劣 化 域につ いて は

，

局 部座 屈の発 生し た領 域で の み変 形が進 行し

，

他の部 分 は弾 性 除 荷 するの で

，

A の増 分 を座 屈の発 生 して い る 領 域の長さ

LSB

で除し， こ れ をひずみ度の増 分 とした

。

〈デ

ー

タ

ー

べ

一

スと して の条 件〉

 

材 料 特 性 　

H

形断 面 部 材では

，一

般に， フ ランジ と ウェ ブで異な る板厚の鋼板を用いる

。

本研究で は

，

フ ランジ と ウェ ブ

一 180

　

一

fi

．

　

o5

．

o ，

　

　

　

　

　

 

　

　

　

　

　

O

（

岡

冒 ＼ コ

V

楓

奩

”

一

b’

．

t

＝

1　

．

　

d／t

＝

15

一鬯・

b〆ヒ

＝

T　

．

d／TiTS

−・

…

bハ

‘

5

．

5

．

ゴん司5

−．

一

．

・

_bハ

・

S

．

5

．

d／t

・

25

−−rb

／t

＝

le

，

d！解20

−

　b／t

冨

10

，

0fv

；

30

−一

・

b／t

＃

12

，

0fv

＝

SO 　 o 　 O　　O

．

5　1

．

0　 1

．

5　2

．

0　2

．

5　3

．

e　3

．

5　4

．

0　4

，

5　5

，

0 　 　 　 歪 度（％） 図

一

4　同

一

素 材 を 用いた 短 柱の平 均 応 力 度

一

平均ひずみ_度関係

S

σ ヲ 　σヲ Tay Elat9 tarriEditanriEd2 ＝ 」

囀＿一

　 　 　εy

＝

σ_ヲεu 　　 k

−一一

μo

・

ε_y

− 一

→ 図

一

5 短柱の代 表 的な平 均 応 力度

一

平均ひずみ度 関 係 とその モ 　 　 　 デル化 の_{材料 特性}が， お お むね同 等 とみ なせ る試 験 体 を 対 象と する

。

具 体 的に は

，

引 張 試 験に より得ら れ る応 力 度

一

ひ ずみ度 関 係が

，

フ ラ ンジ材と ウェ ブ材で同 等と み な せ る ことを条 件と し た。 　ま た

，6mm

以下の薄い鋼 板は

，

製 造 時にお け る圧 延 に よ り

，

材 質に大き な 影 響 を受けて い る と考え ら れ る

。

し た がっ て， 6mm よ り厚い鋼 板に より製 作されて い る ことも条件とし た

。

ただし， ウェ ブに 6mm の鋼 板 を用 い て製 作さ れ た試 験 体につ いて は_， フランジ材と同 等の 伸び能力を有し てい る場合に_限り， デ

ー

タ

ー

_べ

一

_{ス とし} て使用 し た

。

  フランジ と ウェ ブの板 厚 比 　フ ランジ と ウェ ブの板厚比 t／taは_， 局 部 座屈 に対す る フランジ と ウェ ブの拘 束 効 果 を支 配す る パラ メ

ー

タ

ー

であるが

，

実 際 的な断 面で は

，

お お む ね1

．

5前 後の_値で あ る と考え ら れ る

。

本研 究 に おい て は

t

／w ≒ 1

．

5の もの を対 象と す る

。

  試 験 体 長 　全 体 座 屈の影 響お よ び材 端 拘 束の影 響を排除す る た め

，

材 長 L がmin （5d

，

10　

b

_＞≧

L

≧max _（

2d ．

_，

4b ）の 範 囲にあ る試 験 体を対象と す る

。

ここ で

d

は ウェ ブ成，

b

はフ ラ ンジの_{半 幅}であ る。   製 造 方 法 　本研究で は

，

溶接 組立に よ り製 造さ れ た

H

形 断 面 部 材 を対 象とする

。

N工 工

一

Eleotronio _Library

o 虱 ー5 10 5 oe 0

95

oe 　 5　 　 　 　　 10 　 　 　 　 1／ar 〔D μo

一

旦／αf関係　｛α1≒o

．

　8 ） 51 　5 　 　 　4 　S　

92

　1 　0 　 0 　 　5　 　 　 　10 　 　 　 　 見／at （2）μ

。

−

1／αr関 係　 （α 暫≒1

，

1） 51 　 　 　 5 　 　 　 　 互／af 〔のμ o

−

1／

α

f関 係　Ca

脚

≒L

，

η 01 04 15 10 5 oo 10

95

O 試 oo 5 0

．

5　 　 　 1

．

0　 　 　 1

．

5　 　 　 1

、

0　 　 　 2

，

f 　 　 　 1／

α

．

　 　（4）　μ

o−

1 ／α 層齢 　@（αf ≒

O

．　_{12 ）}

　

3 0o o0 ，5　 　　 　 　　

　

　

1

．O・　 　 　　 　

　

　 w5 　　 　 ^α智

〔

5）μ 。−1／α冒関係　

〔

αf≒ C17 2 、 o 　 　 　 　o ，5 　　　 1

／

α冒 く帥μo− 1／ α

冒

閲係 　 （ f

≒

0 　

27

） 1 ，

0

図 一

6

　 ひずみ塑 性率と 基 化

幅

厚_比の 逆 数 の関 係

2

2

　

終

局

挙 動 の モ デ ル

化

2

．

2

，

1

平均 応 力度一 均ひ

ず

み 度関係の モデ ル化 　_同 一

素

材 を用 いた 短 柱 挙 動

は

，図 一4 に例 示す るよ う に ，

幅

厚 比の小さな 柱 の平 均

応

力 度 一 平 均 ひ ず

み

度 関 係か ら ，最大 耐力 以 降 ， そ れ ぞ れ の

劣

化 域に 分 岐し て い

く

と

み

な せる ま た 劣 化

域

に お い て は，図一

5

に示 す よう に ， お お

む

2

本の直線で

代

表 さ れ る 挙動を 示す 。 　 本 論文では 最大耐力_点までの 挙動 は ， 幅厚比 の小_さ な 短 柱の 挙 で 代 表 される ものとし て ，最大 耐力 _{点か ら} 劣化 第

1

配 を経

_て

劣 化 第

2

勾 配 へと移 行する

H 形

断 面 短 柱の 終局挙 動の モ

デ

ル 化を行った 。終局挙 動の モ デ ル

化

あた り

，

短 柱の終 局 挙 動を支 配 す るパ ラメ_ー タ ー と て ， 平 板 の

座

屈荷重の理論解 を

_も

_と に ，フラ ン ジ に ついてα！＝ε y （

^t

）

i

， ウェブ にっ いて α函 ＝ εy （d ／

w

）

2

の   化 幅 厚

比

を

採

用 し た。ここ でε

y

は， 短柱 の 降 伏ひ

ｸ

み であり，

0 ．2

％

オ

フ

セ

ット 耐力

ay

を弾 性係 数

E

で 除し た値である 。 また，0 ．2 ％

_の

永 久 ひ ず み を生 じる前 に耐力

が

劣化 したもの につ いては ，降伏応力度を式 （

1

与え，これ

を

_弾 性係数E

で

除した値を降 伏

ひ

ずみとした。 　　　

σ

y’

；

（

σ

y

ノ・

4b

\ σ yw ・dw ）／ （

4 　bt

十

dw

）・・

ttt

… 　 （1 　 こ こでσyf _，σ

yw

は， そ れぞ 素

材

試

験

から得られ た ，フ ラ ン ジ 材 と ウ ェブ 材の降伏 点で あ る 。

2

．

2

．

2

　 ず_み塑性 率 　 局部座屈 発生 により 決まる最大耐力 点 に 応する平 均 ひ ずみ 度 ε。 を降伏 ひず み

εy で

除

し

た

値

ひ ず み塑 性率 μ。と

定

義する 。ひずみ_塑性率 に つい は，デー ター

ベ

ー ス と しての条件 に適合 し，平

_押

_{し の 条件で} 荷さ れ

た

験体に

つ

いて ，既往の 実 験 結果

16L17

） を

調

べ，統計 理に 用い た。 　 フラン ジ ，ウ ェ ブ

の

基 準 化 幅厚 の逆数1

／a

∫、 1 ／aw と ひず み塑 性 率μ

o

の 関 係を

示

し のが 図一

6

である 。 1 ／ αノ ，

1

／a ω と μ 。の間 は ， そ れぞ れ鋼種に_{よ ら ず ，}線 形 関 係 が成

り

立っ て る 。この 線形 関 係

は

， 最大 耐力

点

が 降 伏 棚 からひ ず 硬 化 域昏 入る限界 点 近傍で ，

2

つ の 領 域に区分_さ れ る。 の 関係 ，溶

接

組

立

箱

形

断 面_部材 に

お

け るひずみ塑性率 と基 化幅

厚

比の関係

IZ

）_{と 同 様で あ る}。 データ ーべ一 の実験結 果 を， 重

回

帰分析 に よって処 理 し ，ひ ず

み

塑性率 実 験

式

（

2

） ， （

3

）を得 た 。式（

2

） の 重 相 関 係 は

0

．90 ，式 （ 3 ）

の

重 相関係

数

は

0

．

79

で あ_る 両 式によ る ひ ず み塑 性率 の 予

測

値を， 実 験結果 と 比 し て 示したのが 図一 7

で

る

_。予測値

と

NII-Electronic Library Service μo＝ D

？

50 ／_{α 1十}5

．

7／_aw

−

4

．

o

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　_（2_）

「

熱 副

　 　　pto

＝

　

O．

18

／_{α ！十}

2．

6

／aw 十 〇

．

3……・

・

………・

…・

（3）

［

撫

臨

竪

1

2

，

2

，

3　 劣 化 第1勾 配 　 劣 化 第 1勾 配

E

．、と 弓

，

賜 の関 係 を示し たの が 図

一8

で あ る。

E

．，／

E

と a多

，

αもの間に は

，

そ れ ぞ れ鋼 種にか か わ らず

，

線形関係 が 成 り 立っ て い る。 こ の関 係 も， 溶 接 組 立箱形断面部材にお け る劣化 第1勾 配と基 準 化 幅 厚 比の関 係］2） と 同様であ る

。

　デ

ー

タ

ー

ベ

ー

ス の実 験 結 果 を

，

重 回 帰 分 析に より処 理 し て

，

劣 化 第1勾 配の_{実験式 （4 ）}を得た

。

式 （4）の 重 相 関 係 数は

0．

96

で あ る。 式 （

4

）に よ る劣 化 第 1勾 配の予 測値を

，

実験 結果と比較して示し たの が図

一

9で ある。 予 測 値は

，

実 験 結 果と良好な対応 関 係 を 示してい る。 ま た

，

式 （

4

）は， 図

一8

中に実線で示されている。

　 　　

Ed

，／

E

＝

− O．

57

α｝

− O．

OO46

αも

一

_〇

_．

₀₀₀₅

・

・

・

…

_（4　）

［

i

羅

∵

2

，

2

．

4　 劣 化 第2勾 配 　溶 接 組 立H形 断 面 部 材の劣 化 第

2

勾配を縦軸に

_，

ひず み塑 性 率の実験 値を横軸に とっ てプロ ッ ト し たものが 図

一

_{10 であ る}

_。

_{溶 接 組立}

_H

_{形 断 面 部材}の劣化第2勾配 は

，

ほ ぼ

一

定値

一

〇

．

005E

で あ る事が わか る

。

また_， 劣 化 第

2

勾配につ いて は

，

溶接組 立 箱 形 断 面 部 材においても同 20 　 　 　

16

　

　 12 9

（

坦 簿

継

こ

4 o 　 o　 　 　 　4 図

一

7（

1

）式 （2 　8　 　 　 12　 　 　 16　 　 　 20 μ。（予測値） による予 測 値と実 験 値の 比較 5 　 　 4　 　 3

　

　

　

　

2

（

埋 錙 鰥

）

。 ミ 1 o 　O　 　　　1　　　　1　　　　3　 　　　4　　　　5 　 　 　 　μ。（予測値） 図

一

7（2）式 （3）に よ る予 測 値 と実 験 値の比 較 の

．

el

譽

・・t

国

．

翫03

冒

臥Ol 　 　 o

・

脅

．

01 〈

’

贈 蠶引

．

．、

引

．

｛14

．

隠

　 0

、

Ol　　　　　　　O

、

O

‘

　 　 　 et

’

lD　Edl／ 1

−

at

【

閔係　C

α

冒

 

0

．

8 ）

1

：

：

：

：

　 一

口

 

1 馳

．

o匹　 　　 　 　臣

．

臣 障〜

国

　

幽

｝

．

隅 丶 8

．

阯

．

，5L 臥 ，」

｛

．

Io 　 　 ■ 　 　 　

自

「

■

ω Edt／ E

−aft

閲課　c

α

Th

匹

．

且， 1 　 　 　　 　　 　 　　 艶　 　　 　　 　 　　 　 ｝ 　 　 　 a

▼

■

〔‘1団L／E

−

eT

‘

関 鰍　‘

σ

「≒o　濶2P 1

・

1

．

Ol

l

≡

ザ

11

：

：

　 　■　 　 　 　2　 　 　 3 　 　 　 4　 　 　 　 　5　 　 　 　 　

■

　 　 　

α

，

夐

　 　 　 〔5） Ed

＋

／巳

一

eT

匸

蜥 　匸af40

．

17〕

　 −

o

．

erl

：

：

：

：

：

　 　 　

・

e

．

el O　O1　　　　　　　●

、

防　　　　　　　●

．

醐 　　　　　　　O

．

bZ　　　　　　　■

．

15　　　　　　  　　　　　　　1　　　　　　　1　　　　　　　1　　　　　　　 6　　　　　　　

」

　　　　　　　S 　 　 　 　 dr

＝

　　 　　 　 　　 　　 　 　　 　　 　 　　 　　 　 　　 　　 　 　　 　　 　 　　 　　 　 　　 　　 　 　　

ロ

暫

■

　 ｛3》Edl／ E

−

e 「

徨

関儒　｛ae

禺

匹

．

7コ　　　　　　c6，

　

EdL／ E

−

a “関縣　 far

胃

0 　 27， 　 　 　図

一

8　劣 化第1勾配と基準化 幅 厚 比の自乗の関 係

一 182一

　 o 　 　 　 　 　 　

−

₀

_，

₀₂ 埋

一

〇

．

04

遜

．

　 ＼

．

−

o

．

061 国

一

〇

，

08

一

_〇

_，

₁₀ 　

−

0

，

10　　　

−

0

・

08

_，

　　

−

O

■

05　　　

−

0

．

04　　　

−

0

．

02　　　　0 　 　 　 　Eei／E（予 測 値 ） 　図

一

9　式 ｛4）によ る予 測値 と 実 験値の比 較 0

．

0100 c

．

oo15 m ＼ a

．

0050 咢 国 O

．

0025 Oo 2 図亠 10 　4　 　 　 6 　 　 μo 劣化第2勾 配 8 10 じ結 果

_が

得ら れ て い る】

1

’ 。 　 　　

E

齠 ／

E ＝− 0．

005・

・

…

　∵

・

・

一・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

tt・

…

　（5　）

［

i

纉 詣

］

　

’

2

．

2

．

5 劣 化 第 1勾 配か ら劣 化 第

2

勾 配へ _{の 遷移点}

　劣

化 第1勾 配から劣 化 第 2 勾配へ の遷 移 点を

，

遷 移 点

の応力 度

Tay

と最大 応 力度

Sas

の比 TIS の形で整 理

．

し， α ！

，

aw との 関係で示し たのが 図

一

_{1ユ である} 。　TIS と af

，

α w の 間に は

，

それ ぞ れ鋼 種に かか わ らず 直 線 関 係が_成り立っ て い る

。

この関係も

_，

溶接組立箱形 断 面 部 材に おける

TIS

と基 準 化幅厚比の _関係IZIと同様で あ る。 　デ

ー

タ

ー

ベ

ー

スの実 験 結 果 を重 回 帰 分 析に よ り処 理 し て

，

劣化第1勾 配か ら劣 化 第 2

_．

勾 配へ の遷 移 点の実 験式 （

6

）を得た

。

式 （6）の重 相 関 係 数は

0．

87

で あ る。 式 （6）に よる遷 移 点の予 測 値を

，

実 験 結 果と 比較し て o

．

9D の ＼ ←

の

＼ 卜 ゜

・

Pl

．

o， o

，

9 o

．

8 e

．

T o

，

fiO

_，

05 　　　　0

．

田 o

．

goo

．

s5 の ＼ D

．

se 　 o

，

75 の ＼ O

．

10　　　　　　　e

，

15　　　　　　　0

．

20　　　　　　　0

．

15 　 　 　 αf 　 　“）T／S

一

αf関係　（gv≒ L1） 0

．

30 o

，

1囗 　 o o

．

80 D

、

15 o

，

10 o

，

is　　　　D

，

〜O　　　　D

．

2s　　　　o

，

ヨo　　　　t

，

3E　　　　o

，

40 　 　 　 crf

・

（Z）T ／ S

−

ar関 係　〔aTk ユ

．

7〕 o

．

Es 　 o

、

5 0

．

5　　　　　　　1

齟

0　　　　　　　 1

．

5　　　　　　　 2

．

0

　　　　　　 　

じ

　

．

【3）　T／

．

S

一

α

憫 係　（

α

f」0

．

、

17， 1

．

5 1

、

O　　　 　　 　　L5　　 　　　 　　2

．

0 　 　 　 ロ1 （4｝　T／S

一

α 冒関係 　｛αf≒0

．

　27 ｝ 図

一11

　T〆Sと基 準 化幅 厚比の_{関 係} laO 　 　 　 　 0

．

9　 8

_．

　

　

　

　

　 　 　 　

　

7 0

　

　

　

　 　 　 　

　

　

　

0

（

摯 錙 鰥

｝

ω ＼ ト o

．

6 1

．

5 o

．

5 　 0

．

5　　 　0

．

6　　 　0

斷

了　 　　0

，

8　 　　0

．

9　 　　1

．

O 　 　 　 　T／S（予測値） 図

一

12　式 〔6）によ る 予測 値と実 験 値の比 較 示し たのが 図

一

12 である

。

式 （6 ）に よ る予 測 値は

，

実 験結果 と良好 な対応 関 係を示 してい る。

．

ま た

，

式 （6） は図

一

ユユ中に_実線で示さ れ ている。

一

₁₈₃

一

NII-Electronic Library Service

TIS ；− 0．

56　aノ

ー

o

．

062

α tu十〇

．

98・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　（

6

）

隱

；

諜］

3．

劣化域を含む荷重

一

変形関係の_解析

3．

1

解析 方 法 　本 解 析は， 最 大 耐 力ま での荷 重

一

_{変 形 関 係の解 析 方 法} で ある数値積分に よる_面内解析 法 を 発展させ_， 図

一

13 図

一

13　片 持 梁モデル

工

δ に示す

，一

定軸力と

一

方 向剪断 曲げを受け る片持梁モ デ ルの

_，

局部 座屈 発生に よ り決ま る最 大 耐 力

，

さ らにそ れ 以 降の 劣 化 域を含む荷 重

一

変 形 関 係の解 析 方 法と し て既 に提 案し たものである12）

_。

本 解 析 法の特 徴 を以 下に記 す

。

  片 持 梁 形 式の部 材の劣 化 域 を含む終 局 挙 動 を，

一

_様 圧 縮 を受ける短 柱の終 局 挙 動と，

一

_{様 引 張 を受ける素材} 試 験 片の挙 動か ら予 測 する

。

  載 荷 初 期か ら最 大 耐 力

，

そ して劣 化 域に至る まで

，

一

_貫して数値積分による面 内 解 析に よ り解析する_。   最 大 耐 力は

，

モ

ー

メ ン トが最 大 となる固 定 端よ り半 波 長 先 端 側に あ る最 大 耐 力規 定 点の

，

圧 縮 縁の応 力 度に より予 測する。   最 大 耐 力 以 降の劣 化 域で は

，

局 部 座 屈の発 生して い る領域におい ての み塑性 変形 が進行し

、

_他の_{部 分}は耐 力 の劣_化に と も なっ て弾性除 荷さ れ る と考え ら れ る。 そこ で， 局 部座 屈の発 生す る領域 を最大耐力以 降も変形の進 1

．

41

．

21

．

o 戯 Σ ＼ 2o

．

40

．

2oo 　 　 　 　 を 1

．

6 　 1

．

4

：

：

：

lii

・

：

：

le

’

：

4　 　 　 6　 　 　 a

齟

　 　AO　　 12　 　 14 　 　 　 δ／δP 〔り SS400

，

章由力比 O 0　 　 　 　1d 　 　 　 　 5　 　 　 　 S　 　 　 　10　 　 　 　12　 　 　 　1d 　 　 　 δ／δpe 〔t｝SM570

，

軸 力 比O

、

3 1

，

4i

．

2 　 1

，

0 呈。

．

8 ＼ ΣD

、

60

．

4o

．

2oo 置

，

41

，

2 　 1

，

0

甚

o

・

8

≧

o

．

6o

．

4o

，

2oe 1

，

4 璽

．

2 　 1

．

0

基

・

・

e

勤

6o

、

4o

．

2 2　　　　　4　　　　　6　　　　　8　　　　　1D　　　　l2　　　　　生4 　 　 　 δ／δP 　 　 （3）低盟60桓級 高張力鋼

，

軸力比0 00 2468101214 　 　 　 　δ／δpe 　 （4＞低VR60十ロ級 高張力 鋼

，

軸力 比O

、

2 2458 且012 且4 　 　 　 　δ／δpc 　 （5） 低va60iu級高 張力鋼

，

軸力比0

、

4 図

一

14　解析と実験の比較

一

　

184

　

一

N工 工

一

Eleotronio _Library

行する局 部 座 屈 領 域， 他の部分を弾性除 荷す る弾 性 除 荷 領 域 と分 割 する

。

  劣 化 域に お ける断 面 内 各 点の剛性 （応力度

一

ひずみ 度 関 係 ）は以 下の よ うに与える

。

1） 局 部座屈 領 域 圧 縮 側 　ひずみが 進展する場合の剛 性は

，

短 柱の応 力 度

一

ひず み 度関 係の劣化域におけ る剛 性を与える

。

こ の剛 性は局 部座 屈領域 内 （圧縮側 〉で

一

定と す る。 2 ＞ 局 部 座 屈 領 域引張 側 　ひずみ が進展 す る 場合は

，

最大耐力まで用い た素 材の 引張 応 力度

一

ひずみ度 関係の延長で_与え る。 除 荷 する場 合には弾性 剛 性 を 与え る

。

3 ＞　弾性 除 荷 領 域 　 弾性剛性を与え る

。

　 文献 12 ）で は

，

解析 対象と して_箱形 断 面 部材を扱った の に対 し， 本論 文で は， フ ランジの局 部座屈 発生によっ て最 大 耐 力が決 定さ れ る

H

形断面部材に 適用す る。

　

適 用に当た り

，

低 軸 力 下において

_曲

げを受け るH形 断 面 部 材の ウェ ブの基 準 化 等 価 幅厚 比 を 　　　α w。三 εv（

h・

d

／w） 2

…………・

・

…・

・

一 …・

……

（

7

） と仮定す る

。

こ こ で

h

は

，

全 塑 性 状 態におい て ウェ ブ の _中で圧縮を受け る部分の面 積の

，

ウェ ブ断 面 積に対す る割 合である_。 　ま た， 本 論 文では

，

フ ランジ の局 部座屈 発 生に より最 大 耐 力が決 まる

H

形 断 面 部 材を対 象と する

。

座 屈 波は 1 波の み発生す るもの と し

，

局 部 座 屈 領 域は

，

固 定 端よ り フ ランジ の全 幅

B

の範囲

，

最 大 耐 力 規 定 点の位 置は

_，

固定端よ りフ ランジの_半幅

b

の_位置とす る

。

3．

2

　部材実験結果と解 析 結 果の比較 　

SS

　

400

製溶接組立

H

形断面部 材1s）

_，



SM



570

_{製 溶 接 組} 立

H

形 断 面 部 材s9）

，

低

YR

　60 キロ級 高 張力鋼製 溶 接 組 立H形 断 面 部 材］6 ，_の 曲 げおよ び曲 げ圧縮 試 験結果と， 解 析により求 めた荷 重

一

変 形 関 係 を比 較す る

。

解 析で は

，

断面を曲げ軸と平 行に

，

フ ラ ンジ は板 厚 を2分 割， ウェ ブは せい を10 分割し

，

合計 14の微 小 要 素に モデル化 し た。 ま た材長方向につ い て は

，

固定 端 近 傍は局 部 座 屈 領 域の

1

_／

10

の長さ で

20

分割

，

残り の領域を

10

分割し た。 　解 析結果 を 実 験結果 と 比較 し

，

図

一14

に示 す

。

図中 破線が解析 結果， 実線が実 験 結 果で あ る。 解析結果は

，

局部座 屈 発 生に よ り決ま る最大耐力 点 以 降の劣 化域に 至 る まで

，

_実験 結 果と良 好な対 応 関 係を示してお り

，

本 解 析 方 法が

_，一

_{定 軸 力 下}において剪 断 曲げ を_受け る

H

_{形 断} 面部材に適 用可能であ ること が わ かっ た

。

4

．

結 　 論 1） 溶 接 組 立H形 断 面 鋼 部 材の

，

短柱圧縮 試験 結 果を統 計 的に処理 し

，

圧縮下に お ける終局挙 動の モデル化を 行っ た。 モ デル化さ れ た終 局 挙 動は

，

式 （2 ）

一

（6 ）で 表 され る。 モデル化に際し

，

以 下の こ と が わ かっ た。   最 大 耐 力 点をひずみ塑 性率で見た場合

，

ひずみ 塑性 率とフ ラ ン ジ

，

ウェ ブめ基準 化幅厚比 αノ

，

α w（aJ＝ 蘇

b

〆

’

t）2

，

aw

＝

・

　es（

d

／w _）2_）の_{逆 数}の _間に は

，

それ ぞ_れ線 形 関 係が 成 り立っ てい る

。

　　　　　

、

　　　　　　　

、

  最大 耐 力 以 降の劣化 第 1勾配 と

，

aS

，

嬉 の間に も

，

そ れ ぞれ_{線形 関係}が成り立っ て い る

。

  劣 化 第1勾 配か ら劣 化 第2勾 配へ の遷 移 点につ い て も

，

a∫

，

　aw との 間に

，

それ ぞ れ線 形 関 係が成り立っ て いる

。

  劣 化 第 2勾 配につ い て は

，

α f

，

aw の値に よ らず

，

ほ ぼ

一

定 値である

。

   

一

  の関 係は

，

溶 接 組 立 箱形断 面 部材に お ける

，

短 柱の終 局 挙 動と基 準 化 幅 厚 比の関 係12牝 同様であ る

。

2 ）前報lz〕_{で提案し た}

_，一

_{定軸 力下におい て局部座屈を} 伴う鋼 部 材の

，

劣化 域 を 含 む荷重

一

変 形関係の解 析 法 を

，

フランジ局部座 屈 発 生に よっ て終局挙 動 が 支 配さ れ る

H

形 断 面 部 材に適 用し た

。

解 析 結 果は

，

局 部 座 屈 発 生によ り決まる最 大 耐 力 点 以 降の劣 化 域に至るまで

，

実 験 結 果 と 良好な対応 関 係を 示 し て お り， 本解 析 法が，

’

一

_{定 軸 力} 下に お い て剪 断 曲 げ を受け，

6

　

H

形 断 面 部 材に

，

適 用 可 能 で ある こ と が わ かっ た

。

　 　 　 　

、

参 考 文献 1＞ 牧 野　稔

，

松 井 千 秋

，

三谷　勲；H_{形 鋼柱}の_{局部座 屈後} 　 　の変 形 性 状 　その 1　 実 験 計 画お よび 実 験 結 果

，

日本 建 　 　 築学 会 論 文 報 告 集

．

第 281号

，

pp

．

7］

−

80

，

昭 和54年7 　　月／その

、

2 荷重

一

変形 関 係

，

日本建築学会論文報告集

，

　 　第286号

，

pp

．

23

−

28

，

昭 和54年12月／ その 3 単 調 載 　 　 荷 時と繰 返し載 荷 時との塑 性 変形 性 状の対 応 性

，

及びエ 　 　 ネルギ

ー

吸 収 能力

，

日本 建 築 学 会 論 文 報 告 集

，

第288号

，

　 　pp

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49

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59

_，

昭 和55年 2月 ／その 4 塑性変形能力

，

日 　 　本 建 築学会 論 文 報 告 集

，

第290号

，

pp

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45

〜

55

_，

昭 和55 　 　年4月

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2_）三谷　勲

，

牧野　稔

，

松 井千 秋 ：H形 鋼 柱の局 部 座 屈 後 　 　の変 形 性 状に関す る解析 的 研 究 　その 1 単 調 載 荷を受 　 　け る 場 合

，

日本建 築 学会論文 報 告 集

，

第296号

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pp

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37 　 　

−

47

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昭 和55年10月 ／そ の 2 繰 返し荷重を受け る場 　 　合

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日本 建 築 学会論 文 報告 集

，

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77

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87， 　 　昭和56年3月

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3） 興田香二

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_今井 克 彦， 黒 羽 啓 明

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小 川 厚 治 ；幅 厚 比の大 　 　きい溶 接H 形 鋼ばり の 変 形 挙 動

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71

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1989年 3月

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4） 興 田 香二

，

今井 克彦

，

黒 羽啓 明

，

小 川 厚_掵：幅 厚 比の大 　 　きい H形 断 面 曲 げ材の荷 重

一

変 形 挙 動に関す る実 験的研 　 　究

，

日本 建 築 学会 構造 系 論文報告集

，

第402号， pp

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89 　 　

−

99

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1989年8月

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5｝ 興 田 香二

，

今 井 克 彦

，

黒羽 啓明

，

小川厚 治 ：幅 厚 比の大

‘

　　きい H形 断 面曲 げ材の変 形 挙 動 予 測に

．

関する研 究

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日本 　 　建 築 学 会 構 造系論文 報告 集

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第411号

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pp

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83

〜

96

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　 　1990年5月

。

6_）加 藤　勉

，

秋 山　宏

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帯　洋

一

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一

₁₈₅

　

一

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日 本 建 築 学会 論 文 報 告 集

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　 　pp

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49

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57

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昭 和52年7月

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7｝ 鈴 木 敏 郎

，

小 河 利 行

，

五 十嵐 矩 夫

，

田 沼良

一

， 澤田　毅 　 　 ：_{鋼 構}造部材 を構 成する板 要 素の局 部 座 屈に対す る相互 　 　作 用に関す る研 究　そ の 1 概 要 及 び短 柱圧縮 試 験 ／そ 　 　 の2　は り曲げ実 験 ／その 3　 数 値 積 分による

一

般 性 状

，

　 　日本 建 築 学 会 大 会 学 術 講演梗 概 集

，

pp

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1339

−

1344

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　 　 1991年9月。 8＞ 加藤 　勉

，

秋 山　宏

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内 田 直樹 ：鋼 構造部 材の耐力 （そ 　 　の 1_）， 日本 建 築 学会論 文 報告 集

，

第 119号

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pp

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22

−

₃₀

_，

　 　 昭 和41年1月

。

9＞山 田稔

，

坂 恵

一

巳

，

田 所敏幸

，

白 川　潔 ：軸圧 を受け 　 　るH形 鋼 柱の弾 塑 性曲げ変形性状に関す る研究

1

：

一

方 　 　向 載 荷 時に お け る曲げ モ

ー

メン ト曲 率 関 係 並びに曲 げ 変 　　形 性 状

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日本建築学会諭 文 報 告 集， 第127号

，

pp

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9−

14

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　 　 昭 和4ユ年9月

。

10） 桑 村　仁

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志 村 保 美 ：降 伏 比の 異 な る高 張 力 鋼 梁の曲 げ 　 　 実験

，

日本 建 築 学 会 大 会 学 術 講 演 梗 概 集

，

pp

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873

−

874

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　 　 昭 和62年10月

。

ユ1） 近藤明 洋

，

鈴 木 弘 之 ；高 性 能 鋼 柱 部 部 材の耐 力

、

日本 建 　 　築 学 会 大 会 学 術 講 演 梗概 集

，

pp

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1475

〜

1476

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1990年10 　 　 月

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12） 山 田　晢

，

秋 山　宏

，

桑 村　仁 1局部座屈を伴う箱形断 　 　面 部材の_劣化域を伴う終局 挙 動

，

日本 建築 学 会 構 造 系 論 　 　 文 報告集

，

第444号， pp

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135

〜

143

，

1993年2月e l3＞ 山 田　哲

，

城 戸 雄 太t 桑 村　仁

，

秋1」

．

1 宏

，

上遠野 明 夫 14） 15） 16＞ 17） 18） 19） ：鋼 素 材の性質をパ ラ メ

ー

タ

ー

とし た短 柱 圧 縮

．

試 験　そ の 2

．

H形断 面短 柱 圧 縮 試 験

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日本建築 学会 大会学術 講 演梗概 集

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1248

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加 藤　勉

，

中 尾 雅 躬 ：高性能鋼 柱の耐 力と変 形 能力に関 す る実 験的 研 究　その 1；実 験計画お よび実験 結 果 ／ そ の 2：実 験 結 果の検 討

，

日本建築学 会 大 会 学 術

．

講 演 梗 概 集

，

pp

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1261

〜

1264

，

199ユ年9月

。

（1993年 7月8日 原 稿 受 理

，

1993年10年6日採用決 定 ）

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₁₈₆

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N工 工

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