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高力ボルト鋼管フランジ継手の極限設計法に関する研究 : その1 リブ・リング無し継手

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(1)

研 究 論 文 】

UDC :624

078

4 :624

014

27 :624

 e7S

3 日本建築 学 会構 造 系 論 文 報 告集 第 354 号

昭和

60

8

高 力

鋼 管

継 手

極 限 設 計 法

1

 

リ ブ

グ 無 し

継 手

* 止 会 員

 

十 嵐

       丿

正 会 員 正 会 員 員

正 員 会 正

* *

* * *

* 零 宰*

* * * * *

 

L

 鋼 管

接 合

に は

Ll

示 す よ う

短 締

形 式

高 力

ボル ト

継手

用 さ れ て い る

本 研 究

図 示

3

種 類

継 手

F − Type,

 

FR

Type

 

FRA

Type

力学 性 状 を主 と

して

め る

の で あ る

。FR −

Type

F− Type

継 手

を リ ブで

補 強

したもの

あり

さ ら に,

鋼 管

局 部 変 形 を拘 束 す

る ため

ブの

先 端

に リ ン

スチフ

以 下 リ

略 記 す

配 置

し た も のが

FRA − Type

である

    

 

管 軸 方 向

引 張 力

す る

F

Type

継 手

につ い て は

これ まで

脇 山

らに よっ て

に て こ

反 力

した

実 験 的 研 究

1〜

3〕

わ れ て お り, こ の

形 式

 

1

1

。 o       o

 

 

i

 

。 olo O     O       o           o

 

 

 

 

 

 

 

 

         

         

幽       図

1

1

鋼 管フ ラ ンジ継 手  *本 論 文の概 要は 日本建 築 学 会 大 会 学 術 講 演 梗 概 集 (昭 和

57

58

年 )

 

‘こ発表済     零 大 阪 大 学   教 授

工博     * * 大 阪 大 学  助 教 授

工 博    1*1 大 阪 大 学  助 手

工博   # #  

r

菱 重工広 島造 船 所  林 零 榊   三 菱 重 工 広 島 研 究 所       〔昭和 59 年 6月18 口原 稿 受 理日

昭和 60 年 2 月 14 日 改 訂原稿       受 理 目

討 論期限 昭和 60 年且1 月 末

1

継 手

で はて こ

影 響

き く

年禅

で き ない こ と が

指 摘 さ

れて いる

高 力

ボル ト

接 合 設 計 施

指 針

4

で は こ の

継 手

設 計

に ス

リッ ト

T

す る設 計 式 を

で きる ことになっ て いる が

その

法で はフラン ジ

円 周

方向

抵 抗

無視

さ れ る た め

フ ラン ジ

板 厚

過 大

にな る。

鋼 管 構

造 設 計 施 工 指 針

〔5 〕

に は,

円板

弾 性 理 論

づ く

許 容 耐 力 式

さ れて い る が,

適 用 範 囲

高 力

ボル トで

ま る 場

ら れ る

また

,・

最 近 加 藤

らは

降 伏 線

に基づ く

F− Type

実 用 設 計 式 を提 案

実 験 結 果

との

対 応 性

につ い て

考 察

し て いる

6

 

他 方

FR

Type

よ う

補 強

し た

継 手

い て は

無 補 強

F

Type

伏耐力

上 昇

7

9

て こ

反 力

減 少

9

な ど

強 効

果のあ るこ とが

実験 的

認 さ れて い る が

その よ う な 補 強 効 果は

ま だ

定 量 化

定 式 化

さ れ るには

っ ていない

 

本 論

一1.1

3

種 類

継手

す るフ ラ ンジ

リ ブ

リングの 必

板 厚

お よ び 高 力 ボル トの

要 本 数

あ るいは 必

要 径

な ど を,

解析

づ い て

算 出

す る

手続

す な わ ち

直接 設 計 法 を提 案

す る

の であり

せて実 験

的 検 討

果につ い て も

べて い る

な お

本 論

対 象

と する の ば図

Ll

3

形 式

ちの

F − Type

継 手

で あ り

ほ かの

2

形 式

継 手

につ い て は

次 報

で述べ る

 

2.

フ ランジ 継 手 の

限 解 析

 

2

1

仮 定

  (

1

) 薄 板

理 論

従 う

 

2

材 料

Tresca

降 伏 条 件

性体

     

で あ る。

       

   

  (

3

フ ランジ

膜 応 力 を無 視

す る

 

4

ボル

お よ び ボル ト穴の

無 視

     

散 的に存 在 するボル トの作 用 力 を 環

     

線 荷

重に

置 換

す る

52

(2)

1

tp

2

1

継 手 各 部の記 号と座 標

1

 P

 

51

て こ

反 力

は フラ ン

ジ板 外

沿

っ て

す       る

 

6

) 鋼 管 壁

のエ

無 視

す る。

 

2

2

座 標

お よ

び記 号

 

フ ラ ン

ジ継 手 部

座 標

お よ び

記 号

を 図

2

1

の よ うに

め る

こ こ で

    

  F

鋼 管

か らフランジ

す る 全

荷 重

       

B

ル トに

用 す る 全

         

P

: て こ

反 力

さら に

記 号 を定 義

してお く

         

n :ボル ト

本 数

         

σ。ノ :フ ラ ンジの

降 伏 応 力 度

         

σ。ρ:

鋼 管

降伏 応 力 度

         

σ。b :ボル

降 伏 応 力 度  

     

Mo

aor

 

ti

4

: フラン ジ

単位

         

幅 当

りの

全 塑 性

メ ン ト

 

 

 

 

P

 2

3

環 状 線 荷 重

けるフ ラン ジ

極 限 解析

 2

1

の 仮 定に

え ば

Hopkins

Prager

の 方 法

10〕

を 用い て フ ラ ンジ

崩 壊 荷 重

求 め

る こ

が で き る

面外荷重

受 け

円板

のつ り

件 式

次 式

え ら れ る

  

 罫

瓢 剛

。+ ・

Q

…・

…・

…一 ・

…・

2

1

      r

x

Qr

dQr ・

2

2

M

φ B

A Mo

L

C

凹oM

F

Mo

D ・

2

3

 フランジ板の降 伏 曲 面 た だ し

,M

 

M

φはそれ ぞれ

半 径 方 向

お よ

円 周

げモ

メ ン ト

Qr

半 径 方 向

の せん 断 力であ り

応 力

正 方 向

は図

Z

2

示 す

と お りで あ る

 

仮 定 (

2

によ れ

,M .

M

φの

降伏 条件

は図

2

3

の よ うに

され る。

  (

1

r4≦

r

r3

       

 

こ の

領 域

で は

Qr

#O

で あ り

 

r

 r4 で

Mr

0

境 界

条 件

を 用い

,Mdi

==

M

。 と

く と

2

1

)式

よ り

次 式

られ る

   

Mr

Me

   

− −

r41

   

r

………・

………一 ……

2

2

し た がっ て

応 力 点

r

r

、で

一2.3

B

ま た r4 〈 r≦rs で

AB

1

  (

2

 

r3

r

r2

 

こ の領

で は

Q

− F

2

π

r

で あ り

2

3

AB

は r3≦r≦ρ の

範 囲

用 さ れ る が, こ こ で

p

M

O

と な

半 径

r

応 力 点

AB

に あ る と き の

2

1

r

r3

にお け る (

2

2

)式

との

連 続

条 件

考 慮

し て

の よ うに

られ る

 

  

M

M

 

   741

− −

   

r

1一

f

………・

2

3

さ ら に r= ρ で

M

O

である か ら ,

       

f

r、/r3

   

ρ『

1

「・

… ’

… … ”… ’

… ’

2

4

ρ≧

r2

であ れ ば

解 (

2

3

がこ の

領 域 全

適 用

さ れ る。 こ の

条件

次 式

さ れ る。

   

f

< 「一 「

’・

一 ……・

………_ .

_.

2

5

         

r2

rti

53

(3)

 

ρ〈 r2

であれ ば

2

3

)は

r

p

に 適

さ れ

ρ〈r

T2

お い で

は図

一2.3

BC

上に あ る。 こ の と き

M

=M

。十

1

脇 商

r

ρ で

M7 =

O

で ある か ら

12

1

) 式

よ り

ら れ る

 

 

Mr

w

1

竿 ]

2

・)

  (

3

) 

r2≦r≦rl

 

せ ん

断 力

Q

次 式

さ れ る

 

 

 

2

調

b −

f

こ の 領 域で は

lp の

位 置

つて次の

2

スを

え な け れ ば な ら ない 。

       

1

   

       丶

ρ≧r2 の

1

     

1

   

ttL

こ の

場 合

・1 で

M

0 で

1

AB

に あ る.

っ て

M

。と

r

。,に お

i

2

3

との 連

続 条 件

ると

2

〉式

の よ う に

ら れ る

       

       

1

       

     

   

M .

1一

1一

f

・二

6

2

7

r

rl

Mr

0

あ る か ら

,.

上 式

q

     

1

      [

rl

r,

rl

rl

b

0・

……

2

8

     

f

  

1

「3

、 .

1

 ・

  .・

:it

/.

が ρ≧

場 合

7

ン ジ

崩 壊 荷 重 を与

え る

こ の

式 を

2

5

)式

代 入

する

2

8

) 式

  

   

  

   

b

く 「3

「4

_ _ _ .

_.

_ _ ∴∴.

2

       

r2r73

ρく

r2

の 場

合】

  、

場 合

r

r2

応 力

2

1

BC

上にあ り

r

rl で

M

=0

で あ る か ら

 

r2

r

r

】の

r

が 大 き く

応 力 点

BC

B

向 1

す る

し た がっ て

 

   

 

.L

    

1

 

   

1      

  

       M          

     

    

M

 

11

MOf

0

MOf

一_一

一一

塾廴

 

M。f  

Mr

「4 r   

O

   

M

φ

Mo

Mr

で あ り, さ らに r

r2 に お

Vl

2

6

>式

との

連 続 条 件

を考 慮 す

る と

つ り

条 件 式

2

1

よ う

ら れ る

  

    

1 :

  

M

Me

f

1

ln

÷

− btn

夢)

……

2

10

た だ しρ は

2

4

) 式で与

え ら れ る

       ほ

 

r

rl

Mo=O

る か ら,

2−lg

)式

よ り

          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

Ci71

r

i

・ z

3  2  「1

       

………・

2

1

この

が ρ〈r,の

場 合

崩 壊 荷 重

える。 た だ し

M

。 ,

=−

M

であ れ ば

2

6

ある い は

2

10 )

式 よ

次 式

れ る。

         

 

 

 

1

za

171

7

σ

……・

…・

12

        

こ の

環 状

F

ける

r

・の周 辺 固

定 有

孔 円 板

崩 壊

气晒

ρ

1

 

2

11

お よ び

2

IZ

μ

f

し いと き,

次 式

す る

 

f

  

   

1

7

∴・

…・

……・

…・

2

13

b

上 式

辺 よ

さい と き

2

ll

)式

え られ

きいと き は

2−12

式で

え ら れ る

 

上の

的許容

応 力

場 を

仮 定

して

ら れ た

ので

る か ら

崩 壊 荷 重

下 界

え る。

こ れ ら の

か ら

一2.

4

に 示

す よ う な

場 を

仮 定

す ることが で き る。 こ の

Mode

1

2

,.

3

はそ れ ぞ れ

2

8

2

1

1

2

12

各 式

であ り,

各 図

上 側

には

Mode

に お け る

半径

方 向

お よ

周 方 向

モ ー メ

ン ト分

して い る

図 中

記 号

AB

 

BC

の 下

矢 印

区 間

応 力 点

     

TMOf

1

1F

τ

   

−t−一}一…『

Mφ }

   

 

 

i

 

     

2  r4       「3 MOf 「l   r    o M Z P

2FT

MDf  

M

φ

一■

需P雫一

玉        

、  

Mr

 

z 「4 「3 ρ 1

r2 rl       暇

3F

    \ Mode  1

2

4

 

 

 

 

      Mode  2 フ ラン ジ板の モ

メン ト分布と崩 壊 機 構 ・−

d

・rh ・・

Mode  

3

54

(4)

2

3

AB

BC

に あ ること

を 示

し てい る

こ れ らの

度 場

か ら

られ る

は 上

す る か ら

ここで

ら れ た

は,

2

1

設 定

した

仮 定

で フ ラ ンジ

の 真の

荷 重

え る

6

 2

4 

鋼 管

壁の エ ネル

L

散 逸 を考 慮

し た

継 手

極 限

解析

 

フ ラン ジ

に図

2

4

す よ うな

崩 壊 機 構

さ れ る と フ ランジ

板 近 傍

鋼 管

形 してエ ネルギ

散 逸

す る

し た がっ て

厳 密

に は

崩 壊

荷重

前項

め たフラン

ジ板

荷 重

より

き く な る。

こ こで は

2

1

仮 定 (

6

削 除

し た

場 合

継 手

の 崩 壊 荷

重 を

仮 定

づい て

め る。

  (

1

) 鋼 管

管壁

はサン

ドイ

ッチ

断 面

で ある

  (2 )

 

フラン ジ

半径

方 向

お よ び

円周 方 向

垂 直 応

無 視

す る

 

1

仮 定

よ り

鋼 管

の 円

周 方 向 垂 直応 力

Ne

管 軸

方 向 垂 直 応 力

N

管 軸 方 向 曲

げモ

メ ン ト 畴 に

す る

伏 曲 面

2

5

表 さ

れ る

11

。 た だ し

         

Ne

    

Nz

     

Mz

    

tt

    

   

ne

n

M

M

。P で あ り

,N

。ρ , 

M

、。は そ れ ぞ れ

単位

りの

降 伏

力 お よ

び塑

メ ン トで あ る

Ne,

 

Nz

につ い て は

張 を 正,

M

。 は鋼 管

表 面

引 張

みを

じさせ る

を 正 と す る

 

2

5

降 伏

曲面

して

n

。≧

0

5

れ ばフラ ンジ

板 近 傍

にお け る

鋼 管

の崩 壊

機 構

を 図

2

6

の よ

え る こと がで き る。 な お, こ こで は

n

.く

0

5

よ う

耐 力

さ い

につ いて は

えない 。

2

6

で は

2

O

z

2

降 伏 関 節

円が

そ の

応 力 点

一2.5

応 力

AB

る。 

z

O

お よ び

z

z

。で は

軸 方 向 変 位

不 連 続

0

2

2

。では

周 方

向 変 位 速 度

じ て い る

 

0

2

Zo

に お け る

鋼 管

の エ

散 逸 速 度

D

。t は

こ の

区 間

N

θ;

Nep

で あ り

ま た z

0

に おけ 図

2

5

鋼 管 壁の降 伏 曲 面 る

半 径 方 向

変位速 度

t

∫θ

2

2

6

参 照 )

る か ら

次 式

えられ る。

 

 

 

D

・i− …

1− −

   

Zo

1

・・

幅 ・

…一 ・

……・

……一

2−14

 

z

O

で は

応 力 点

2

5

A

に あ り

こ の

置の

降 伏 関 節

円に おける

回 転 角 速 度

お よ び

軸 方向

変 位 速 度 を

それ ぞ れ 洗

w

。と

る と

降 伏 局 面

対 す

塑 性

み の

法 線 則 よ

仇 と w。は

次 式

関 係

づ け られ る

    

No

ρ

Wo

=Mo

ρ

eo

 

−t・

 

 (

2−15

ま た

2

6

より

と θの

に は

次め幾何

学 的 関 係

が あ る

O

   十

tr1

   

2Zo

……・

…・

……・

……・

……・

2−

6

さ らに

N

。と

Mz

下 記

降 伏 条 件 式

足 し な け れ ば な ら なし 

 

 

 

撫 読

一 一

一 ・

一 ・

2

7

 

2−15

2−17

式 を用

いて,

z

=0

降伏関節

に お け るエ

散 逸 速 度

Do

次 式

さ れ る

    DD

==

2

πr3

NzWo

M

π

6

r

M

・p

    

t

1

  

 

2Zo

一 ・

………

1

−18

  同様

に して

z

z

。の

降 伏 関 節 円

にお けるエ

ルギ

散 逸 速 度

DZD

よ う

になる。

  

 

D

・職

……・

一 ・

…………・

2

19

 

2

14

2

18

2

19

)式

ら れ る

散 逸 速 度 を加

え て

O

≦z≦z。に お ける

鋼 管

のエ ネル

散 逸 速 度

1

p

次式

え ら れ る

      図

2

6

55

(5)

 

 

 

bp

r

M

・p

1

2

2

鋼 管

の塑 性 域 長 さ

z

化 条 件

Pp

∂2。

o

よ り

え ら れ る。

 

       

 

 

 

z

一」

M

t

P ・

一 ・

2

2D

一2.6

崩 壊

機 構

と 図

一2.

4

各 崩 壊 機 構

を組

わ せ る

の エ

考慮

し た フ ラ ンジ

壊 荷 重の

の よ うに

か れる

   

.・「

・・

M6de

1

z

。・ ・

……・

2

2

d

・ ・

2G

t

z

t

一 ・

d

・ ・

3G

lf

・…

t

・・

……・

2

24

た だ し,

G

f

, 

G

f

, 

G

f

は そ れ ぞ れ

2−8

2

11

2

12 )

各 式

にお け る

辺の

数であ り,

p

2−

4

え ら れ る

  (

2−22

2−24

各 式

の左

辺 第

2

継 手

崩 壊

す る

鋼管

寄与

で ある

たとえ ば

4

いてい る 試 験

鋼 管

φ

216.

3

×

4

5

場 合

鋼 管

の 塑

性 域 長

z

。は

2−21

)式

りわ ず か

22mm

で あ る。 また フ ラ ンジの

菅 厚

数 倍

に な る か ら

の塑

性 化 領 域

体 積

はフ ラ ンジ

の そ れ よ り か な り

さい。 し た がっ て

,一

2−20

さ与

え ら れ る

鋼 管

の 土 ネル

逸 速

はフ ラ ンジ

の そ れ に

べ て か な り

さ く な るの であ る。

 

2

5

 局 部 崩 壊 荷 重

 

前 項

まで に

し た

結 果

2

1

仮 定

(4

5 )

づ い て い る か ら

フ ラ ンジ

の応 力

分 布

軸 対

称 と

な さ れ る

場 合

に しか

適 用

で き ない。

高 力

ボル ト

本 数

極 端

な い

場 合

に は

フ ラ ンジ

崩 壊 機 構

管 軸

対 称

では な く

ボル トま わり に

局 部 的

崩 壊 機 構

形 成

C

A

〉 ぐ BT

ω  

PipeI

,、ang 。  

PL

D

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FiHinge1

一一

‘‘

广「

r「

FlangePL

 

56 一

Hlnge

 

I

ine

 

2

7

 フ ラ ンジ板の局 部 崩 壊 機構 さ れ る

の と

え られ る

こ こでは フラン

局部

崩 壊 機 構

2

7

:に

機 構

Mode

1L

 

3

え る

この 図で太

降 伏線

放 射 線

か れ て いる

円錐 形 状

る。

放 射 線

集 合

B

が ボル ト

す る。 こ の よ うな

局 部 崩

壊 機 構に対 す る 崩 壊 荷 重の 計

:方 法につ いて は

次 報

る が

降伏

12

適 用

す れ ば

2

7

す る

崩 壊荷

F

1

次式

えられる

 

 

 

    

12

ls

2

ω十     

1

搗藷

…・

r2S

,ti,1

 

ls

は そ

ぞ れ

AB

, 

AC ,

 

BD

の 長 さであ り

崩 壊 荷 重

f

3は図

2

7

さ れて い る

度 パ

タ ω に

し て

最 小 化

さ れ る

   

   

 

3.

鋼 管

ジ継 手

極 限 設 計 法      

 

3

1

  設 計 方 針

  接 合 ボ

トを 引 張 破 断 さ

せ ない こと

を設 計

基 本 方 針

と する

す な わ

ボル

トの

塑 性 伸

び を

伴 う

Mode

1

お よび

Mode

2

崩 壊 機 構

形 成

さ れ な い よ1 う に

1

手 各 部

寸 法 を定

め ることにす る。 こ の

方 針

数 式 表 現

すれば

の とお り で

   

F

.≦

F3 〈F

ユ ,

 

Fz

, 

FL

,,

inT

…・

…・

……・

…・

3

た だ し

,F

,は

計 荷

F

 

F2,

 

FL3

は そ れ

Mode

1

2

3

お よ び

Mode .

 

L

 

3

各 崩

荷 重

で あ り

n は ボル ト

,T

。 は ボル ト

1 本当

りの

伏 軸 力

であ る。

   

       

tt

 

本 論

で は

上 記

ランジ

す る

各 崩 壊 荷 重

の短

期 許 容 引 張

力 よ り

きい

継 手

全 強 継 手

定 義

す る。

4bo

φ以 下

鋼管

し て

っ た

全 強 設 計 例

に よ れ ば

上 記

づ く

全 強 継 手 で

Mode .

L3

慮 す る 必 要 は ない

なお

,F − Type

継 手

で は て こ

きい た め

ボル トの

小 ピ

ッチ

2

5d

d

:ボル ト

軸 径 )

と す れ

400

φ以 上

鋼 管

につ い ては ボル トが

ま ら ない とい う 理

で全 強 設

は 不 可

と な る。

 

3

2

 

フ ラ ンジ

設 計

 

計 方 針 (

3

1

に よれ ば

,Mode 、

3

崩 壊 荷 重

F

,が フ ランジ

設 計

基 準 値

にな

2

4

指 摘

し た

よ う

継手

崩 壊 荷

す鋼 管 壁

のエ

散 逸

響 は

さ く, こ れ

を無 視

し て

も設 計

安 全 側

め と き

瓦 は

2

12

) 式

と して

ら れ

曲 線

3

1

実 線

で示 さ れてい る

た だ し,

2

12

)式

超 越 方

で あ り

この

対 数 項 を級 数

展 開

して

1

の みを

る ど

2

次 方 程 式

られ る

      }

   h

f

− h

1

+ κ,

k

0

一 …・

…・

3

2

・だ … 1

贍 )

・+…i

・・ 崩 壊 荷

F

、の 近

似 値

3

2

) 式

と し て

次 式

(6)

 

f3

F3

2TMo

10

5

0

え ら れ る。

5

o

1

o

fs

k

・・

h

− 4k

,(

1

k

k

一 ・

3

3

2

上 式

に よ る

崩 壊 荷 重

Fs

3

1 中

さ れて い る

こ の

より

ら か な よ うに

3−3

式によっ て

十 分

かつ

安全 側

ら れ る

 

継 手

幾 何 学 的 形 状

が 与 え ら れ る と

フ ラン ジ

要 板 厚

し は

次 式

え ら れ る

 

 

 

t

………・

…・

……・

………一 ・

3

さ ら

フラン ジ

の せ ん

断 強 度

,.

孟∫ は

件 も満 足

し なけ れ ばな ら な い

 

 

 

t

’・ 。

・ ・ 。

dw

・座

sew

       

 

 (

3

5

 

3

3

  高 力

ボ ル トの

設 計

 

設 計 方 針 (

3

1

お よ び

2

8

2

11

2

12

)式

よ り

高 力 ボ

3

条 件 を満 足 す

よ う

設 計 す

る。        

2

π

Mo

              匚

rl

rs

丿

1

rl

r4

 

3

6

     nTo ≧       TT

r2 nT ・…

M

f

1

ln

i

,。

一・

………

3

7

nT 。≧

2

π

M

f

………・

…・

…・

…・

…・

…・

…・

3

8

  上 記

設 計 方 針

えば

鋼 管

破 断 荷 重

し て

高 力 ボ

破 断 し

ない

よ う

配 慮 す

必 要

ボル ト

接 合 設 計 施

指 針

4

に よ れ ば

ボル トの

断 強 度

と 短

期 許 容

応 力

の比 は

L66

1

77

で あ る

。一

鋼 管

お よ

フラン

ジ板

鋼 材

で は

こ の

SS

 

41

1

71

 

SM

 

50

1

 

52

である

こ れらの

は いずれ も 公

称 値

する もの であるが

ボル トの

強 度

と 短

期 許 容

応 力

の比 は

鋼 材

場 合

の比 と

同 程 度

以 上で

る。 し た がっ て

3

6 )

3−8

)式

T

と し て

高 力

ボル

短 期 許 容 引 張 力 を採

鋼管

破 断

す る

高 力 ボ

ル トの

破 断

じない もの と

え ら れ る

 

4.

実験的検討

 

こ こで は

前節

提案

し た

F− Type

継 手

設 計 法

を 検 討 す る 目 的で行っ た 引 張 加 力

験の

結 果

につ い て

考 察

す る

  4

1 

試 験

形 状

材料

機械 的性 質

 

試 験

体の形

は図

4

1

に示 す よ う な もの であ り

寸 法 を

ま と め て

一4.1

試 験 体

総 数

15

すべ て の

試 験 体

鋼 管

は φ

216

3

×

4

5

高 力 ボ

ル トに は

FlOTM20

使

用 してい る

4

2

試 験 体 構 成 材

機 械的性質

す。

 

4

2

No .

8

12

試 験 体 を示

す が

こ の

す よ うに

試 験 体

じフ ラン ジ

T

試 験

FloTM20

高 力

ボル トで

し てい る。

 

5

試 験 体

の う ち

継 手 各部

の短

期 許 容

応 力

して全 強 設 計 さ れ た もの は

No .

3

4

1

試 験 体の形状 表

4

1

  試験 体 P工PE     

FLANGE BOLT No

(STK41 } 〔SS41 ) (F10T } しff Φhe1e2 工ZEn φb

1

  〕 〔

 

, (

 

, (  [ {  〕 {  〕 〔  ) 上 Φ216

3

×

4

512356035

35 凹20

460286 2

12

03535 ’「 660

3 〃 16

o3535

870

ρ

F 4

19

π

o3535

875Pr 5

19

o3535

1275r

5

19

召0703560

5

875r

7

19

03560

5

1275

16

o60

535

127

D337 9

F ユ9

06D

5351

1275F

lD

22

060

535

ユ2BO

ll

工6356 ⊥OB3535

1270286 12

P「

19

Flo83535

ユ275

13

16

rlgo

⊃535

1270

工4

22

r1903535 ρP1280

三5 厂

22

1903535PF12BO

一 57 一

(7)

4

2

  材 料の機械 的 性 質 Spec ↓men

Gr弖de  σシ 〔t/cm2 }  σB 〔t/c

2レ

IEL

(冗} P工Pε 中216

3

×

4二5STK414

21 5

10

34 PLATEPL

12PL

16PL

19PL

22 5541

 卩

 ,

 ,

   3

25    2

82

  2

99    2

76

 4

B6    4

31    4

49    4

18 27292832 M20 〔乙

60〕 FlOT ⊥

b

4     10

9 〔TB

26

2t[ lB 珂20〔乙

7D,

10

5     10

9 〔τ

26

7t〕 19 BQLT

 

 

 

1.

 

 

 

 

M2D 〔呂詣75⊃

ilO

5     1LD 〔丁

26

5切

 」

1日 潤20〔乙

80⊃

10

5     1LD 〔丁 邑26

4

切 ユ8

TB

Resu1 ヒ of  Full  Scale  Test

      表

3

Specimen

   国o

F

〔ton〕

      Collapse  Load 〔ton,

 

 

1 μ セa

〔仁on )

FpyMode  lMode  2Node  3 皿ode  L3Fc

lz727212112

67

 

 

 ’

 9L63845555

44宜 6544

 

 .

551

85L483248

 

 

F345

72727212112 ユ★

12

1281401891

9133

176

 

84

鳶 126

 

 .

126

 

8412

121

1

48

1

481

48

646597 67727212 ユ白 121

 

161P  223151206126126

↓211211

251

25   日1 ユ21  9  910 7Z7272 121121121 134144152  117129

3B  58脅 86

107★

 58  86107 1

851

851

85 757576 11127272121

 

 

 1121169176152

工6067 曹 100

 

671001

61

61

131415 727272 121121121 ユ

63 ユ71 

171

よ43155 ユ

55

53費 98☆

98

539898 1

ア71

771

77

 

7

10

12

14

, ・

15

9

No

1

試 験 体

, フ ラ ンジ

部 崩

機 構 を 形 成

させ る こと

を意 図

して フ ランジ

板 凰

ボル ト

本 数

必 要 値 以

下と し た もの で ある

No

2

試 験 体

は フ ラ ンジ

崩 壊 機 構

Mode

3

に な るよ うに

No .

p

試 験 体 め

ボル

ト本 数 を増

や した

の で あ り

そ の

No

8

9

11

13

試 験 体

Mode

3

崩 壊 荷 重

検 証

する た め に フ

ラ ンジ

板 厚

必 要 値 よ

く し た

あ る

他 方

4

2

か ら

ら か な よ う に

鋼 管

降 伏 応 力 度

ay は

影 響

くな っ て い る

13

こ の よ うな

い ay に

して

も全 強 継 手

と な る よ

No

3

試 験 体

の フ ランジ NO

s

10

PL 正6〔口o

8) NO

B

−・

10

板 厚 を厚

く し たの が

N

4

らに

3

1

) 式

条 件

足 す

る よ うにボル ト

本 数 も増

やし た のが

No .

5

で ある

。’

また

No

6

7

試 験 体

て こ

反 力

減 少

さ せ る た め に そ れ ぞ れ

No

4

5

の は

e2

) を 大

き く し た も のであ る。

No

8〜10

4

2

示 す よ う

異 径 継 手

を 想

した もの で

No

11

15

有 孔

フ ラ ン ジ

試 験 体

であ る。

      セ

 

試 験 体

崩 壊 荷 重

短 期 許 容 耐 力

計 算値

を ま

       ヒ

と めて

4

3

寸 ♂

こ の

y

鋼 管

の短

期 許

容 引 張

E

i

2

li

応 力 度

σy

い て

計 算

        

L

崩 壊 荷

り, *

印 を付

け て

        

て い る

Mode

す る

             

荷 重

最 小 値

で あ る

な お

Fpy

      鋼 管

降 伏 軸 力

こ の

よ り

             

らか な よ うに

4

2

の ay に

             

し て

全 強 継 手

条件

足 してい

       

試 験 体

No .

4

7

4

で あ る

       

ほ か はすべ て フ ランジ

             

対 応

するが,

局 部 崩 壊 機 構

と な る

       

の は

No

ユ の

試 験 体

だ けで

              

さ ら に

4

3

に は

指 針

〔5

       

に よ る

継 手

の短

期 許 容 耐 力

Fa

      よ

次 式

定 義

し た

設 計 用

て こ

反 力

       

係 数

μ の

し て い る

   

nTo

 : μ

Fd

 …・

…・

 ……

1

…………

 

《4

1)

 4

2  

初 期

ボル ト

張 力

    

      

I

 

各 試

験 体の継

の 高 力 ボル トに は

,No ,

15

い て

べ て

標準

18

2t )

入 する

bNo .

15 試

験 体

で は

張 力 を標 準 ボ

ル ト

張 力

分 と し

いる

初 期 導

入 張

実 験 結

果と ともに

4

5

げて い る

  高 力 ボ

締 め付 け要 領

文 献 〔

2

3

場 合

で あ る

す な わ ち

ボル ト

軸 部

120

度 ピ

ッ チで

3

の ひ

みゲ

ジ をてん

そ の

平 均

ひず み

と ボル ト

張 力

関係 を求

めてお く。 この ボル トを

各試

4

No

11

12

PL16 ‘No

11〕 No

⊥1

上2 図

4

2

試験 体の寸 法 〔

No

8

12

一 58 一

表 一 4 . 2   材 料 の 機 械 的 性 質 Spec ↓ men ・ Gr 弖 de   σ シ 〔t / cm2 }   σ B〔t/c 皿2 レ .IEL .(冗} P 工 P ε 中 216 .3 ×4 二 5STK414 .21 5 .10 . 34 PLATEPL 冒 12PL−16PL − 19PL − 22 5541  卩 , 厂  , 厂     3 .25   2.82・ 2.99   2.76 . . .  4 .B6   4 .31   4.49   4.18 272928
表 一 4 . 4 Specimen    No . [し Fgy on } Fmax〔しon } }nTB FmaKElonga ヒ ion     α ) FailurePosition 140721 .46 2 . 3Bo1 ヒ 2541021 .54 2 . 8Bol ヒ

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