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日本建築学会 大会学術講演梗概集
(九州) 2016年B月
円形環補強ワェブダとする
H
形断面梁の非線形挙動
2
H形 断 面 梁 板 要 素 幅 厚 比 塑性 変 形 能 力
円 形 環添 接 補 強 開 口 ウ ェ フ 、 管 状 体 補 強
正会員O薩川 恵一*1 正会員
正会員
石 田 和 人 刈
鈴 木 敏 郎*2
1.過大な積載荷重を支える梁の耐力
積載荷重を支える小梁，過大な積載荷
重下にあり逆対称曲げを受ける大梁は、
部材両端部近傍のウェブには極めて大き
なせん断力が加わる。このため前記領域
でのせん断耐力は可能な限り高く、即ち
降伏せん断荷重を確保する必要がある。
図-1は等分布荷重を受けるH形断面梁
H
-
6
0
0
x
2
5
0
x
t
w
x
t
r
に対する補強構造
の一実施例で、①の領域ではワェブ片
側面に円形環を添接補強し且つ縦スティ
at
t@t~_j
wkN/m
止
主 主 主 主 止
門
司
↑
ロ
③ ③
9，000
l a)
H -600x250xtwxtt a-a center
~~.
fb-l00x6 岨由X
「
h a 』
1
a
一一一
a
300， 600 600
フナーで挟みトラス的力の釣合場とする。
更に、ウェブ逆側面に上下フランジと並行して三角形となる管
状体を設け、これを②領域にまで伸ばして板要素の安定化を
図る。なお、梁中間部の③領域はフランジが弾性にあること
から縦スティフナーを適宜配する以外補強はしない。
図-2は本補強構造とする梁の結果であるが、ウェブ?板厚
を変えてせん断強さを比較検討するため、梁全長に亘りフラン
ジは弾性を保持し且つ梁の横座屈は起きなしものとしている。
曲llax(kN) 樟分布せん断曲げ梁
(無関口ウェブ)
2000
1500
1000
500
︽
U
︽
u
p
h
J
v
a u
マ
ハ
υ
n v
h -
ι
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A
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A
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l
a
(
戸
川
M
1
n
u
n
u
主.QQQ_
(b)
図-1
(a)図はワェブ板厚12mm，9mm， 6mm， 4.5mmに対
する結果で、図中点線で示すように対応する降伏せん断
荷重を全て上回る。 (b)図は添接された円形環内側領域
に梁成
5
0
%
径の同心円となる開口孔を設けた場合であり、
板厚を変えた4ケース全てにおいて無関口ウェフ。で見込ま
れるせん断降伏荷重に迄せん断耐力は確保されている。
Qmax(kN)
2000
等分布せん断甜げ梁
{関口率50軸ウェブ:
。
/Oy 事分布せん断曲げ実
(円形環+街謂隅部補強〉
~-6∞x250xt削22
し=宮OOOrrm
(J =36.臥N/cm'
15叫.-・・・・... ...一!二.
..---へ1YF12r.加
-l-...-...-.--.べ・・ゃ-Or-l'.l221<N"
tw=9m~
1000ト
:~:.・j パ・-""・:二lly=748附"rr-6耐
0.5
・
i
l
:...:-:':-...目。y=561i<N.tw=4. 5nrn. "
500ト 5・
0.015 O. 03
。
~"
/L0.045
{b)
図-2
1.5
無調口ウェブ
0.015 0.03 0.045
o/ L
(c)
Nonlinear Behayiors of H-Section Jl;fembers withThin Webplate Sti宵enedwith CircuJarRing， Part 2
W=9xwkN/m
M
@
国
ゴ
主 立 主 主 土 止
I
凶
④
Qmax=M/4.5+wX4.5(kN)
9.000
図-2(c)は縦軸をせん断降伏荷重で無次元
化した値として描いた図で、無関口ウェフ会で、
は略25%上回り、円形孔のあるウェブ、であっ
ても無い場合のせん断降伏荷重にまで到達す
る。この様な耐力を示すことは補強に伴うなん
らかの力の釣合が生じたものと考えれる。
M(kN・cm) 積 .荷重+逆対称曲げ梁
(円形環+断面隅部補強)
3 105
H-600x250x9x22
l=9.00Onm
σ
，
=36.0kN/cm'
2 105 無開ロウェ7111
1 105
関口率50砧ウェブ 梁
~-一.-.--..ι ..
'"
.・一一.
w=50kN/m(凡J52my)
80kN/m( =64首日y)
90kN/m( =68首Qy)
。
。
0.03 0.06 0.09 . " 0.12
d /L
図-4(a)
2.積載荷重下で逆対称曲げを受ける梁
過大な積載荷重があり加えて逆対称曲げを受ける梁は材端
部近傍のウェフ、、が受けるせん断力は大きく、フランジの塑性
化が先行する梁に対しても全体挙動へのワェブPの関与は大
きい。 図-4(a)はスパン9ffi， H -600x 250x 9x 22の
梁に対し、同じ大きさの等分布荷重が作用するとして材端
部から逆対称曲げを加えた結果である。実線は等分布荷重
を50kN/mから10kN毎に上げた5ケース、点線は前記と
同じ条件の下で円形環の内側領域に同心円となる梁成50
%の円形孔を設けた場合である。実線，点線の外郭に連
続する
O
印は積載荷重のなし、とする解析結果である。
積 載荷重が作用する場合の実線全て、
0
印で示す結果
と略同じとなる。図中に示す梁端部のせん断力Qmax(積
載荷重による材端部せん断力と逆対称曲げに伴うせん断力
の和)で、見るとウェフ守の降伏せん断荷重の60%程度まで
は積載荷重は影響せず、これを超える辺りから徐々に塑性
変形能力は下がり出すがフランジ塑性化に伴う梁の降伏曲
げ荷重は確保されている。点線で、示す両端部のウェブに円
形孔が有る梁にあっては、同じ積載荷重下では荷重の大き
さに応じて無関口梁より塑性変形能力の低下は大きくなる
が、それでも梁端での降伏曲げ耐力は確保されている。
図 3
M(kN・cm) 積厳荷量+逆対称曲げ梁
(円形環+断面隅部補強)
3 10'
H-600x250x6来x22
L=9.000r町1
σ
，
=36.0kN/cm'
滋σ
，
=60.0kN/cm'
2 105
撫関口ウェブ梁
1 10'
w=50kN/m(Q耐 =51%Qy)
)
)
u
，
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y
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u w
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似
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制
川町
刊
k
k
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'
︽
H
w
内
H
，
8
9
。
。
0.03 0.06 0.09 .
d/L .. 0.12
図-4 (b)
U
90
σ-E関 係
鋼材のσ-E関係
本解 析で設定し
た鋼材の応力・歪
み関係を実線で、
真応力・真歪み関
係を点、線で示し
た。降伏点応力度
の比率は1: 0.6で
ある。
30
。
。
0.0' 0.1 E 0.15
図 -4(b)は、同じH形断面梁に対してフランジはそ
のままにウェブを高強度銅の薄板とした。このハイブリッ
ド型梁はH-600x 250x 6'*x22で、σy=6OKN/CI112と
する板厚6mmのウェフーはσy=36kN/ cm2， 板 厚9mmの
せん断耐力とは略同じ値である。この解析の設定条件
は前例と同じで、実線，点線，
0
印で示す結果も略
同じとなっている。面内せん断を受けるウェブは材料強
度が十分であればそれで良く、ウェブダの理論的せん断
強度には届き難し、ものの座屈変形の進行が梁耐力の低
下とは直接結びつかないものと思われる。
*
1 愛知工業大学
*
2 構造材料研 究 会
AichiInstitute ofTechnology
SuzukiLaboratory of Material and Structure
-
9
4
4
-50
