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鉄骨トラス骨組の復元力特性と耐震性評価方法 : トラス構造物の耐震性に関する研究(2)

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(1)

1

論  文】 UDC :624

.

023

.

85 :624

.

02 :624

.

042

.

7 :620

.

1 日本 建 築学 会 構 造系論文報告 集 第 365 号

・

昭 和 61 年 7 月

鉄 骨

ト

ラ

ス

骨 組

の

復 元 力

特性

と

耐

震

性

評 価 方 法

一

トラ ス

構

造

物

の

耐震性

に

関

す る

研 究 (

2

)

一

正 会 員 正 会 員 正 会 員

鈴    木

久 保 寺

小   河

敏

亅

−

禾

郎

*

勲

* *

行

* * *   §

1.

序

 

前 報1} で報告し た鉄 骨 トラ ス部 材の耐 力と塑 性変形性 状の結果を踏ま えて

,

こ こ では トラス部 材によ り構 成さ れ る 骨組の 実験を行い

,

トラ ス骨 組の復元力 特 性を 調べ る。 トラス骨 組の場 合 も, トラスばり と同様に荷 重

一

変 形 関 係は

,

単 純 化され たモデル化 特 性で説明で き る こと を示し

,

そ れ を用い て鉄骨 トラス構造物の耐 震 性を評価 する方 法 を提案す る

。

 実 験で対 象と す る 骨組は

,

はり部 分が トラ ス に よっ て 構 成さ れ る

一

層

一

スパ ン の 骨組で

,

柱に は充 腹 材を用い てい る

。

もち論, 柱と は りの耐 力バ ラ ン ス は

,

トラ スば りの破 壊が先 行し

,

柱は全実験行 程中

,

常に弾 性 範 囲に 留ま る耐 力関係で あ る

。

トラス骨 組と して柱 材に トラ ス を使 用す る例も多少は見ら れ る が

,

トラ ス骨 組 を用いる の は

,

低 層で大スパ ン の建物がほ と ん どで

,

柱 軸 力の降 伏 軸 力に対す る 比 は 比較 的 小さ く

,

曲げモ

ー

メ ン トが主 要な応 力と な る。 こ の ため 柱 材に トラス を 用い る場合 は

,

トラス ばり の結 果か ら十 分 類 推で きる もの と考え

,

こ こ では

,

はり の みが トラ ス の骨 組につ いて実験す る。  部 材 実 験 と骨 組実験の違い は

,

部 材 実 験は静 定ば り に つ い て の実 験であ る た め

,

部分 的な塑 性 化に よる応 力再 配 分が不可能であ るの に対 して

,

不 静 定 骨 組の場 合, 応 力の再 配 分 がな さ れ る点に あ る。 応 力再 配 分に より

,

順 次 塑 性 化する個 所 あるい は領域が増 大し て ゆく過 程に お い て

,

部 材 実 験によ り 仮 定 し たモ デル化が適 切か否か, またそれ が骨 組 全体の挙 動に対して どの よ うに関っ て く る か を調べ る こ と が

,

骨組 実 験の 目的である

。

 トラ ス構 造 物は

,

その構 成 部 材の

一

つ が 座屈 し た り

,

降 伏する ことに よ り,

、

内部の応力状態 が大き く変 化す る。 どの様に変わ る か は, 構 造 物の 不 静定次 数

,

破 壊 部 位

,

破 壊 形態

,

荷 重 状 態 等に よ り左 右さ れ

,

破 壊 過程や 劣化特性を

一

定の 方 向に従っ て整 理す ること が 困難であ り

,

耐震 性に対し て最 も大きい影 響 を 与え る復 元 力 特 性 を把 握しに くい構造物であ る。 本 論 文で は

,

地 震 時の ト ラ ス構 造 物の破 壊に関して

,

実 験の状 況を踏まえ て破 壊 部 位や形態に

一

定の制 限 を課すことに よ り

,

復 元 力 特 性 を規 定 する。 こ の結 果 を用いて トラス構造 物の構 造 特 性 係 数 Ds 値を定 義する方法 を

,

各 種 構 造 条 件の下に示す

。

 §

2,

トラス骨 組の復元力特 性に関 す る実 験   2

.

1 骨 組 実 験の概要

 

本 実 験では

,

トラス部 材の断 面 形 状 (山 形 鋼

,

鋼管)

,

骨 組 形状 (門型, 山 型 )

,

弦 材の 細 長 比 (

25〜37

),

Span−Depth

比 (1/10

,

1

/

18.

7)

,

鉛 直 荷 重の大き さ(

P

。/4

,

Py/2)

,

お よ び柱は り 接合 部パ ネル厚さ (4

.

5

−

10mm ) をパ ラ メ

ー

タ

ー

と して

,

合計 8体の試 験 体 を作 製し た

。

寸 法 等の諸元 を

Table

 l に示す

。

材 質は

SS

 41 と

STK

41で

,

JIS

 l号

B

引 張 試験に よる そ れ ぞ れ の機械的性 質 を

Table

 

2

に示す 。

 A ,B ,

 

C

タイ プは山 形 鋼 (2L

。

−

65×65×6)に より 構 成 さ れ る トラ ス骨 組で, P タイ プは鋼管 1(φ

一

76

.

3×

3.2

お よ び φ

一

60

.

5×3

.

2}の ト ラス 骨 組であ る。 試 験 体は柱は り接 合 部パ ネル (ヴェ ブ)で せん断 破 壊す る A

−

1を除い て

,

他の 7体は ト ラス ば りの 弦 材で破 壊す る よ うに設 計さ れて お り, 柱 (

H − 390

×

300

×

10Xl6

) は全 試 験 体で共 通 物と し

,

常に弾 性 域に留ま る

。

 試 験体の形 状

, ・

∫法は Fig

.

1に示す よ うに

,

実 物の 本 論 文の

一

部は

,

文

ma

 4), 5)におい て 発表し た。  * 東 京 工 業 大 学   教 授

・

工博 # (株 } 巴組 鐵 工所 構造 部長

・

工博 * * * 東 京 工業大学 助 教授

・

工博    (昭 和60年7月17日原稿 受理}

一 28 .

(2)

Table l List of Specimens 試 験 体    骨 組 形 状 い 印は横 補副 点〕 弦 材 断 面 形 〔細長 比〕 腹 材 断 面 形 〔細長 比) 柱ス

κ

ン L〔皿〕 梁  成 d〔開} L/d  接 合部 寸ネ ル厚 恤 〕 船直 荷重 〔P〆Pyl A

−

1 2Ls

−

h5

罵

55x5   〔35 〕 2Ls

−

55誕65x6   〔4716

,

0QO6001 /1045o

.

5 A

−

2 亠

字

        

8

団

2L5

−

65酒5

翼

6   〔3512Ls

−

65x65x6   14716

,

00Q6QO1 /1Q7O

.

5 A

−

3 2Ls

−

55而5N6   工35, 2L5

−

65渥65x6   〔47[ 6

,

00Q6001 / IO10o

、

5 B

−

1 2L

δ

一

55鴻5x6   〔2512Ls

−

50澱50同6   口518

.

40D4501 /18

,

710O

.

25 B

−

Z        ⊆

陣

2Ls

−

65x65x5  く 25 ) 2Ls

−

50

罵

50K6   14518

卩

4004501 /18

.

7100

.

5 U

−

1

岬

2し呂

一

55x55kδ   137〕 2Ls

−

65

岡

65x6   (4δ } 5

,

0005001 /1010O

.

5 P

−

1 φ

一

75

.

3x3

.

2   r27 〕 φ

一

76

.

3

翼

3

.

2   〔笳 , 5

.

Qoo5QO1 /10lo0

.

5 P

−

2 } φ至Q

.

5

罵

3

.

2   〔351 φ

一

60

.

5x3

、

2   虻46 〕 6

.

ooo600 レ 10loo

.

5 渠 Py澱 端部が降伏モ

ー

・

メントに達す る 鉛 直荷璽 OOQN

§

匚

Ptype

   

30

。

0     

2

F

蝉

頭

σ

.

1

亙

3.

QOO700

Ctype

糺

b、

9

.

.

9

1

一

勹

 

 

 

 

 

 

呷 岬 ”

 

 

 

 

 

 

 

詈

.

巴

.

,

Btype

S量rαin Goge oo  

「

3

「

° O り oり 詈………

’

   

達

Diq【 (呻

  

1

宅000

尸

「

700 ,。。 ,。。

1

AtypeFig

.

1

 Dimensions of Speclmens ほぼ1/2の規 模で

,C

タ イ ブの み が山 型で

,

  A

,

 B

,

 

P

タイ プは門 型である

。

トラスば りの上 下 弦 材

,

腹 材の 重 心 が

一

点で会するよ うに組 立て

,

偏心に よ る個 材の曲げ が発生し ない ように配 慮し た こと と

,

ガセ ッ トフ レ

ー

ト を 用い て溶 接に よ り接 合して い る点は

,

前 報1 )の実 験と 同 様である

。

また トラ ス部 材が構 面 外に変 形 し ない よ う に

,

塑 性 化が進 行する は り端 部や鉛 直 荷 重 載 荷 点の上 ド 各 節点で

,

タ

ー

ンバ ックル を介 した丸 鋼で構 面 外に座 屈 支持し て いる

。

これによ り トラス 骨 組の破 壊は

,

上 下 弦 材の構 面内 座 屈 によ り決 定さ れ, 横 座屈に よる急 激な耐 力 低 下を防止で き る

。

な お鋼管の場合は, 断 面に方 向 性 が ない ため トラス節 点で横 方 向に 座 屈 拘 束して も

,

節 点 間で ガ セッ トプレ

ー

トの拘 束が少ない横 方 向に変 形が発 LOAD

Fig

.

2 Experimenta且Apparatus

ELL 生す る

。

し た がっ て座 屈する弦 材の有 効 座 屈 長の評 価に おい て, こ の影 響を勘 案する必要が あ る

。

 

Fig.

2 に 実 験 装 置 図,  Fig

.

3 に 装 置の 機 構 図

,

Photo.

1に装 置 全 景 を 示す

。

実 験 装 置は トラス ぱ りの 中央 部で骨組を水平方 向に不動と し, 柱脚 を水平方 向に のみ可 動な 剛性の高い 支 持ビ

ー

ム に ピン接 合する方 式で あ る

。

支持ビ

ー

ム は上下の テフ ロ ン樹 脂 台 座の問に ス テ ン レ ス板を介して設 置さ れてお り

,

十 分に摩擦が軽 減さ れ水 平 方 向に の みス ライ ドす る よ うに く ふ う さ れ てい る

。

当然の ことであるが

,

こ の支持ビ

ー

ム は ト ラスばり の構 面 外 方 向に も

,

同 様なス ライディ ング機 構を用い て 不 動と な る よ う支 持さ れて いる。 水 平 力の載荷は

,

反 力 ⇔ Latend Bro⊂e

Fig

.

3 Testing Set up

 Load

(3)

Table 2 Mechanical  Properties Members  (t /c

ロ

21 σ y  〔t 〆c

凰

2)

σ

u ε s ヒ〔% ) EEon巳{%) L

−

65x65x53

.

364

,

742

.

1224

.

10 L

−

50x50 ×63

.

595

.

111

.

6023

.

40 φ

一

76

.

3x3

.

23

.

414

.

71

一

32

.

50 φ

一

60

,

5x3

.

23

.

894

,

83

 

35

.

.

70 フ レ

ー

ム に固定され た二基の オ イル ジャッ キを用い て, 支 持ビ

ー

ムを左 右に移動す ることに より加 力する

。

試験 体に導 入さ れ た水平力の測 定は

,

トラ スぱ り中 央 部の固 定 点にお け る 水平反 力で測 定する た め, 当 支持ビ

ー

ムが 動く と きの摩擦抵抗と は無 関 係とな る。 次に常 時荷重と して の鉛直荷重は

,

トラ スばり中 間の 3点に, 自 動制 御 の定 油圧 ポンプを備えたオ イル ジャ ッキによ り与え る。 鉛 直 荷 重の大 き さは,は り端 部の モ

ー

メン トが

,

降 伏モ

ー

メ ン トの 1/2 (B

−

1で は 1/4 )と な る よ う設 定した

。

 こ の実 験で は, は り部分を水平 方 向に不 動と し

,

柱 脚 部 を 可 動 とし ている が

,

こう す ることに より鉛 直荷 重 載 荷 点 を 水 平 方 向に動 か すこと な く

,

骨 組の水 平 加 力実験 が可 能と な る

。

す な わ ち鉛 直 力 載 荷 点で生 じ ることが多 い骨 組の水平方向へ の拘束を回 避で きる

。

水 平 荷 重の載 荷 手 順は

2 − 2.

5サ イク ルとし

,

第 1サ イクル で は弾性 限変形の 3 倍

,

結

2

サ イクル でV: 5倍 程 度 まで載 荷す る もの と し た

。

 

変位お よ びひずみ の測 定 位 置 を,

Fig.

1の試 験 体の図 中に示す。 変 位につ い て は, 柱 頭 水 平変位

,

は り端 部 回 転角

,

弦材の座 屈 変位 お よ び トラス節点の鉛直変位をダ イヤルゲ

ー

ジに て測定し, ひずみ に関して は

.

トラ ス ば り 端 部と中 央 部の軸ひずみ, 柱は り接 合パ ネル のせ ん断ひ ずみ および柱 中 間 部の曲 げひずみを測定し

,

弾 性 時の応 力 分 布 等 をチェ ック し た

。

ま た構 面 外に座屈 補 剛し て い るタ

ー

ン バ ック ル に もひずみゲ

ー

ジ を て ん付し

,

塑 性 化 し た トラ スパ ネル の構面 外変形を抑える の に必 要な補剛 力 を 測 定し た

。

  2

.

2 鋼 管の短 柱 試験 と その モ デル化  鋼 管 トラ ス の座屈性状は

,

形 鋼の場 合と多 少 異な る面 があるが

,

塑性 領域の変形の大 部 分が塑 性 化す る トラス 1

−

2パ ネルの 変形に依 存する ことは明らかで あ る。 そ こで鋼管 個材の圧縮 性 状 を調べ るた め, 骨組実験に用い た もの と 同 じ電 縫 鋼 管 (φ

一

76

.

3×3

.

2, φ

一

60

.

5×3

.

2 ) の短柱圧縮 試 験を行っ た

。

 実 験は前 報i, で報 告 し た 山 形 鋼 と 同様に, 材 端部に全 方向油圧球座 を介して行っ てい る

。

(

Photo.

2)実験結 果 をFig

.

4 (a)

,

〔b)に示す

。

荷 重お よび軸方 向変 位は

,

そ れぞれ降 伏 荷 重 凡 と

,

降 伏 荷 重での軸 方向変位 δ. で無 次 元 化して いる

。

中心 圧 縮 柱の無 次 元 化さ れ た荷重 変 位 関 係 〔n

一

θ関係 )が, 有効細 長 比 λe (

=再

λ

,

εy は降 伏ひずみ)の み に支配 さ れ ること が すで に明らか に されてい るTI8)

。

本 論 文で もこれに倣う もの とし

,

最 大 耐力nmr , 座 屈後の負こ う配

K

¢

,

停 留 値 nm を以 下の関 係に あ る も の と す る。 n。x

−

{

1

一

呵

嗇

)

2

}

/

{

1

+

螽

(

λe 天

)

!

1

……

(・

,

1

) κ己

=− 0.

1

(λε

一

〇

.

75

)

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

 

一・

・

・

…

 (

2,

2

)

Photo

.

2 Compression Test n 昌P’Fy)        Φ

一

763

翼

3

.

2      σ y

呂

3

、

41 t’c「hZ        1

.

0 λ

=

16

   

こ

・

こ

一

丶 … 一一._

    

λ

・

22 n         

丶

、

   

、

      

、

、

、

、

     

、

        

、

      

、

s

     

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ヘ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ヨ

      s        

ヨ

    

x,34

 

\

・

・

、

 

λ

護

6

丶

\ \      

、

       

丶

、

0

、

5

          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s

         L 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h        λi42  \

、

   \

、

     

丶

                 

丶

     

、

       

、

r−

 

一

 

冒

 

〒

r冒

r

 

−

 

一

一

一

 

一

       、

nm e =6t  ) n(

冒

P’Py} 1

.

0 隔 05 馬 0  1

.

0        5

.

0      10

,

0       Fig

.

4 (a>Load

−

Axial

.

Shortening Curves

Φ

一

60

.

5x3

.

2 σレ

=3.

89

 t’cm!

旗

  、

 

 

 

 

 

s

、

   

.

、

         

、

      s

、

 t  

、

       

、

     

、

、

         

、

、

      

丶

             

、

 

丶

     

、

       

、

、

  丶     

丶

       

、

  も      s    \   

、

lvX

=

43

   、

      、

     

丶

           丶       N       x λ

昌

53  

、

丶      、

一

一

一一

一一

一一

一一

一

    、

      λ

=

18

’

・

一

一一丶 

λ223      

、

Lrr

  \   丶 丶 〆λ

=

28

、

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

丶

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

 

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s

   

、

 λ

匿

33  

、

、

、

   、

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

、

    、

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

、

一

一

一

一

 

冖

0   1

.

0      5ρ       100

      Fig

.

4  (b)Load

−

Axial Shortening Curves

e(

=

創

6y

)

(4)

 

  

毒

・ ・ゴ

閉

一

躯

…・

…・

・

…・

一 一

〔・

.

・}  こ こ に

A =

π2/

0.

6 で

,K

,≧

0

とな る場 合は

Kaニ0

と す る

。

また停 留 値は

Paris

の解9]に よ る もの で あ る が

,

こ こでは e。

=5.0

と して図 示 している

。

実 験結果を示す 実線は

,

座 屈 点 nmx よりか な り低い 荷 重か ら塑性 化し て いる

。

す なわ ち山 形 鋼の結果”

t

は 異な り

,

明 確 な座 屈 点 を示さな い状 態で塑性化と と もに横 変 形 を 増 大して

H

’

Hp

A

−

1 1

.

0

1

’

一

10

.

0

o

10

.

0

20.

0

H φ ⇒ 1 ↓ 5 畔z 甲2 甲

一1.

0

日

一

1

一

E)cperirnent

−一

一

一

Model       Anatvsis

−…一

一

一

C  」ロti e 6

一

10

.

O

H

’

Hp .

1.

0

Fig

.

5 H

一

δRelationship H ’

Hp

A

− 2

         1

.

0

    E匿periment

−一

一

一

Model      Ar旧lysi5  

ρ

   rβ

,

      

’

’

 

 

 

 

 

 

甼

      ’

凾

“

一

,

.

昌

7,

__

・

■

.

.

二

’

−

r

冒

一

一

、

     

、

      至       … 、 」

.

一

一

一

Cuπ 胴」bti》e 

6

!

’ 〜 、 ’ 至 、

,

L

−一

一

__

___

一

’ F

6

’

一

100

       

0

10ρ

2

α

0

H ⇔ 1    ↓ L 即2 甲z 甲2

一1.

O

B

− 2

Fig

.

6 H

一

δRelationship

0

一

Experiment

層

一

一

幽

Modet       Anatysis

・

……

一

・

Cu旧nuScrt

’

Ne 6

一

10

.

0

一

!

一

.

! !

汚

響

「

一

1.

0

で::

「

壇

、

      SN

.

    尹

・ 、      

i

」

一層冒閥一一一

      ノ      ’       

66P

 

lO.

0

     

2

α

0

凸

Fig

.

8 H

一

δRelabonship HIHp1

.

0

0

一

1,

0

,

一

一

が

一一

一

♪ 曳デ、

     

1

\

     

1

 

一

一一一一

『冒一一

     〜

     i         

6

’

6P

      10

,

0

      2α0

凸

Fig

.

9 H

一

δRelationship A

− 3

・

一

・

・

一

.

.

.

−

Cumu繍   6

−

Experiment

−一一

ModeL       Anαlysis

一

1 

O.

O

H

’

Hp1

,

0

o

一

1

,

0

厂 一一

一

{ ==コ

=

y

−“

−

r

璽

一

「

、 /

1

  》

1

や

10.

0

毒

ダ

る

ヒ

 

ー

 

一

 

一

 

一

 

一

 

一

 

一

_

鶚

Fig

,

7 H

一

δRelationship

C − 1

H

’

Hp1

.

0

    E瓦P併ime目t

−一一

Mode[      Andysis

・

一

・

一

・

…

C繍 ti膊 6

一

 つ   1   ゴ  

・

・

’

』

”

一

『

.

T』

國

’

丶

一

一

一

一一

一

一

へ 丁

一

「、

 

     

 」

       \

、

丶                 い

 

     

    

}

’          1          〜

 

     

   

ノ

 

     

   

脚

L

騨呻一__冖

_

     

6

’

一

10.

0

         

0

10

.

0

20

.

0 H 偶 l    l    ↓ 馬’z 甲   号’2

一

1

.

0Fig  10 H

一

δRelationship

一

31

(5)

P −

↑ H ’Hp          

P − 2

H

Hp

1.

0

一

一

一

一一

1.

0

Cumuは脚 e 6

_ 一

隠

ri

酬      Ar鳳[ysi5  

・

・

…

Cumu t伸e 

6

 ’

〆 ノ ’

’

1 タ

旬

ζ,丶

    

覧

        ジ

1

〕

〉

丶

_

1

/         

、

ゲ      

・

         髄

       E翼pehment      

−一

一

一

一

Modd          Analysi5

、

、

、

、

厂

  !

  ノ 」撫 ぐ 丶 丶

   鹽

       

、

    唱

     、

     、

、 1        

、、

 1                            

、

 

、

、、

ル

〆

△

、

 、

  、

「 毛 ’

「

1

6

’

6P

ノ

i6 ’

6P

一

10.

0

         

0

1

α

0

200

 

−

10

.

0

0

,σ

0

.

0

H H ⇔

.

⇔ l  I   5 ‘    ↓   轟 膨2 甲2 「μ2 曜2 甲2 畔2

一1.

0

一1.

0

Fig

.

11 H

一

δRelationship Fig

.

12

 HTδRe14tionship

ゆ く が

,

急激な耐力低 下は せずに最 大 耐 力と し ては nmx 近 くまで上 昇 する。 これ は電 縫 鋼 管特有の塑 性加工 や溶 接による初 期 不 整に起 因する現象と考え られる。 最大 耐 力 以 後の変 形 性 状は

,

(2

.

1)

一

(2

.

3> 式の モ デル化 線で ほ ぼ説 明できる

。

座 屈 点 近 傍で鋭 角 的な曲線 を示 すか

,

鋼 管の よ うに丸み を帯びた曲 線 を 描くか は

,

地 震 時の吸 収エ ネルギ

ー

を問 題に す る限り, 余り大きい違い を結 果 に も た ら さ ない

。

骨 組の吸 収エネルギニ に 対し て大きい 影 響を 与 え るの は, 最 大 耐 力nnv 以 降の 曲 線が

,

骨 組 の応力再配 分の過 程に どの よ うに関わ る か であり, こ の 意 味で は鋼 管の モ デル化 を (2

.

1)

〜

(2

.

3)式で行っ ても 問題 ないと 考えら れ る

。

 以上の考察か ら

,

電縫鋼管の個材挙動と して圧 縮の場 合は (

2,1

)

〜

(

2.3

)式に従う もの と し

,

引張の場 合は形 鋼の場 合と同 様1) に

,

降 伏 後の ヤ

.

ング率

E

が 弾 性値の 1/100 に低 下 する もの と して モ デル化す る。  2

,

3 履 歴 性 状   Fig

.

5

−

12に各 試 験 体の 水 平 荷 重と変形の 関 係を示 す

。

実 験 結 果は図 中に実 線で示し て お り, 点線は正 方 向 載 荷に対 する累 積変形を示して い る

。

無 次元化 量は水 平 力 Hp と水 平 変 形δρ で あ る

。

 

H

ρ は

一

定鉛直 荷 重の下に 漸 増 水 平 荷 重 を受 ける

一

次 不静定骨組の トラ不ば り部分 に, 2つ の塑 性ヒ ンジ が発生 して

,

崩 壊機構が形 成さ れ る時の水 平 外力(いわ ゆる単 純 塑 性 解 析に よ る 水 平 耐 力) で あり

,

δp は同じ トラス 骨 組が塑 性 化せ ずに弾 性 変 形 を続け る と仮 定し た 場合の

H

ρに対 応する水 平 変 形 量で あ る

。

な お トラス骨組は

一

般に剛 性が高く

,

変 形量は小 さい た め

P

づ 効 果の骨 組 挙 動に与え る影 響は小さい も の と 考え ら れ る。 し た がっ て

H

。

,

δ。の計算に当たっ て は P

一

δ効果 を 無視して い る

。

以 下に各 試 験 体の破 壊 状 況と履歴性状につ い て述べ る

。

 

A −

1は柱は り接 合 部の パ ネル (ウェ ブ )が 剪 断 座 屈 し

,

耐 力 を保 持しな が ら変 形が 進行 し た

。

塑 性 領 域で の変 形 は接 合 部パ ネル による もの で

,

トラ ス部 材に損 復は見ら れ な かっ た

。

接 合 部パ ネル (ウェ ブ)7mm の A

−

2は, パ ネルの せん断 変 形 と トラス部 材の座 屈 変 形が連 成され る 場合を想 定し て作 製し た もので あるが, パ ネル の降 伏 点が予 想 以 上に高かっ た た め, トラス部 材の変 形の みが 増大し

,

パネル部は弾性 状 態に留まっ た

。

トラス 部 材の 破 壊状況は, 水平荷 重が増 加する と まずは り端 部下弦 材 に構面内座 屈が 発生す る

。

こ の後も剛 性は低 下す る もの の

,

な お耐 力は

.

ヒ昇す る

。

これ は座 屈 が 発 生 する は り端 部 が 塑 性 化 し て も 架 構 が新しい つ り合い系に移 行し

,

部 材 応 力の再 配 分が な さ れ る た めで あ る

。

も ち論座 屈す る 弦 材の細長比 が大きい場合は

,

骨 組 全体の 水平耐 力が上 昇し ない と考え ら れ る が

,

当 実験程 度に小さい細長 比で 構 面 内座 屈の場 合は

,一・

つ の弦 材が座 屈して も骨組 全 体 と し て座 屈 後も耐力上昇する

。

  第ニ サ イク ル で は処 女 載 荷 時におけ る最 大 耐 力 近 傍ま で耐 力が再 上 昇 する が

,

引 張 弦 材が降 伏し荷 重

一

変 形 関 係は ほ ぼ横ばい に な る

。

A

−

2は第ニ サイク ル正載 荷 時 に は り端 部か ら 二 節 点 目の上弦 材が横座屈し

,

急激に耐 力 低 下 し た た め

,

そ こ で実 験を打 切っ た。

A −

3は その 部 分に も横 補 剛 を施こ し て実 験 し た た め

,

当 部で上弦 材 が構面 内 座 屈し, 耐 力 低 下は A

−

2 よりか な り緩や か と なっ た

。

 

B −

1

,B −

2にっ いて は

,

塑 性 化す る ト ラ スパ ネル が 2 以上に及ぶ た め

,

最 大 耐 力 後の耐力低 下はA

−

3な どに 比 較 する と多 少 著 し く な る。 な おB

−

1

,

B

−

2で は 鉛直 荷重の大小による差異は ほと ん ど 認 め ら れ な かっ た

。

 骨 組 形 状 が 山 形で あ る

C −

1は弦 材が 2か所 座屈 した 後の耐 力 低 下 は著 しいが, 第ニサ イク ル負 方 向 載 荷で は 0

.

6H 。程 度の耐力で安 定 し たル

ー

プを 描い た

。

  鋼管 ト ラス の

P −

1

,P

−

2は

,

最 初の は り端 部 下 弦 材 の座 屈 後

,

耐 力が著しく低 下す る が

,

第ニ サ イ クル での 耐 力は 処女 載 荷 時の

8

割 程 度まで 上昇 し, 以 後か な り緩

一

32

一

(6)

Q(t) 20 10 10 20 A

−

3 H

Fig

.

13 Sheari皿g Reaction of  Cotumns

.

Phote」3 Speci皿en  after  Leading  Photo

.

4 Specimen afteT Loading

や かな耐 力 低 下を示す

。

こ れ は鋼 管の場合 断面に方向 性 が な く

,

その座 屈 変 形は主 として構 面 外の変形 と な るこ と に起因す るもの と考えられ る。  

Fig.

13に

,

例とし てA

−

3に お ける左 右の柱のせ ん 断 力 分 担 率の 変 化 を示す

。

縦軸は柱脚に お け る水平 反 力

Q

,

,

Q

,で あり

,

横 軸は水平変 形の 絶対 値の累積値で ある

。

トラスぱ り端 部の座屈後

,

柱の分 担せ ん断 力が急 激に変 化し, 最終 的に は分担比率は

1

:

5

程 度に なっ て い るe   ト ラス節点の構面外へ の補剛 力は

,

タ

ー

ン バ ック ル に 貼 付し たひずみ ゲ

ー

ジの 値 か ら

,

最大時におい て も部 材 の降 伏 軸 力に対し て

0.5− 1.

0

%程 度し か測 定されて お らず, トラス の面 外へ の 変形は容易に抑え ら れ る こ と が 確か め ら れ た

。

 

Photo.

3

,

 Photo

.

4に山 形 鋼 トラ スと鋼 管 トラス の座 屈変形の状況 を示す

。

 2

.

・

4  骨組の モデル化 解 析と実 験の比 較   トラス部 材が前 報ηで 示した 山 形 鋼 や, 上 記の鋼 管の モデル化 挙 動に従っ て変 形し た とき

,

骨 組 と し て どの よ うな荷 重

一

変 形 性 状と な る かを解析す る

。

トラス 骨組が

一

定 鉛 直 力の基に漸 増 水 平 力 を 受け る と

,

まず ト ラ スば り の

一

方の端 部 下 弦 材が座屈 す る

。

座屈 し た部 材の軸 力 と変形 (縮み量)の 関係は, 短柱試験のモ デル化 線に従 うもの と仮 定して, 骨 組と し ての応 力解析を行う。 変形 が増 大する と

,

最 初に座屈 し たは り端 部と は 逆側の端 部 近 傍で, 弦 材 降 伏が起こ る

。

こ の場合も降伏部材が弾 性 剛 性の 1/100に剛 性 低 下す るもの と仮 定し て計算を進め る と

,

ま た別の弦 材が座屈 する

。

こ の部材 もモ デル化線 に沿っ て挙 動する と考え ると, 骨組と して耐 力 低 下す る 過 程が解析的に求め ら れ る

。

 部 材の座 屈 荷 重

,

劣 化 こう 配

,

停 留 値を設 定す る に際 し て, 座屈 する部 材の材 端支持条件を どの よ うに仮 定す る か が重 要なポ イン トとな る

。

山 形 鋼 トラス の場合は

,

構 面 内座屈の た め ガセ ッ トプレ

ー

トによる拘 束 効果 が大 き く なるこ と を 配 慮 し

,

両 端 固 定 状態 (座屈 長 さ係 数 h

=0.5

)と す る

。

ま た鋼 管 トラス の場 合は

,

トラ ス節 点 間で座屈す る方 向が構 面 外と なる こ と から

,一

端 固 定他 端 ピン (座 屈 長さ係 数

k=

・

O

。

7)と想 定する

。一

方 座屈 後の 停 留 値を定め る に際し て は, トラ スば りの実 験” を 参考に し

,

θ。

=

・

5

.

Oと仮 定 する

。

 以上の方 法に よ り求め た荷 重

一

変形 関 係 をFig

.

5

−

Fig

.

12に破 線で示す

。

実 験は繰返 し載 荷であ る が

,

正 方 向 載 荷 時の累 積 変 形の包 絡線を

一

方向載荷時の荷重

一

変形 関 係である1°1 とすれ ば

,

破 線で示 し た 骨 組の モ デル 化 線は

,

実 験 結 果に ほ ぼ対 応し た挙動で あ る と考え ら れ る。  §

3.

ト ラス骨組 の耐震性 評 価 方 法   3

.

1 基本方針  前 節ま で実 験を中心 に解 析してき た個 材

,

トラス部 材

,

トラス骨 組の荷重

一

変形 関 係を整 理し

,

個 材か ら骨 組に 至る相互関係をこ こで は系 統 的に関 連づ け る

。

こ の結果 をも と に トラス骨 組の諸元に関わ る等 価 累 積 塑 性 変 形 倍 率を規 定し

,

トラス骨 組の構 造 特 性 係

tw

 Ds値 を決 定す る。 同時に

Ds

値 決定に至る所 定の崩 壊 過 程 を保 証す る 各 種構造 条件を定め る

。

  トラス構 造 物 にお け る最 終の破 壊 状 態は, 構成部 材の 座 屈に帰着す る が

,

充 腹 材と異な り, 個 材相互の接合方 式

,

座 屈方 向

,

隣 接 部 材 や接 合プレ

ー

トに よ る座屈拘 束 の度 合い等

,

復 元 力 特 性に影 響 を与える複 雑な諸要 因が 内 在す る。 し たがっ て ト ラス構 造物の 耐震 性 評 価に あ たっ て は

,

これら の諸 要 因 を整 理し

,

あ る程 度はっ きり し た破 壊 過 程 を想 定せ ざるを 得ない

。

 こ こ で は破 壊の仕 方 とし て, 原則と し て弦材が構面内 座 屈 する場 合につ い て考え る

。

す な わ ち塑 性 化す る ト ラ ス パネル につ い て は, 必ず構 面 外に座 屈補剛 す ること を 条 件づ けて い る

。

これによりトラス構 造 物の塑 性 変 形 倍 率は

,

主と し て弦 材の座 屈 長さの み に関 係す るこ と に な る

。

 弦 材の構 面 内 座 堀 以 外の破 壊, 例えば柱は り隅角部の 横 座 屈, は りの横 座 屈

,

腹 材の座屈等が原因 と なっ て破 壊する場 合に も, 実験結果か ら

D

。値を設 定す るこ とは で き るが

,

こ れ らの破 壊は全 体 的に変形能 力が小さ く, 結 果 的に大きい

Ds

を用い て強 度 依 存 型の設 計 をする こ とにな る

。

 ま た トラス を構 成す る部 材 相 互の接 合 方 式は

,

座 屈す る弦 材の有 効 座屈 長 さ に大きい影響 を与え る。 こ こ で は

一

般 的に最も多い ガ セ ッ トプレ

ー

トを 用い た 溶 接 組 立て

一

33

一

(7)

トラス を対 象と して い る。 し たがっ て鋼管の相 貫継手あ るいは

,

ガ セッ トプレ

ー

トを用いない部材 同志の突 合わ せ溶 接 等の接 合方 式の場 合 は, 別途 実 験に よ り有 効 座屈 長さ を確か め る必 要が あ る。 な おガセ ッ トプレ

ー

トを用 い た接 合で あ る な らば

,H .

T .

B .

ま た は リベ ッ ト接 合 の場 合で も結 果 的には溶 接と大差 ない もの と考え ら れ る 11〕 が, 非 常に大 変 形に至る までの挙 動を問 題と してい る の で, 溶 接 よりい くぶん長めの細 長 比 評 価と す る の が妥 当であ ろ う

。

こ れ らの構 造 条 件に関し て は後 節で触れ る。  

3.

2

 ト ラス構造 物の復 元 力 特 性   トラス骨 組の構 造 特 性 係 数を設 定す るに際して

,

必要 と なる復元力特性は, 対 象とす る骨 組の座屈 や 降 伏に伴 う劣化過程を前節の方 式によ り計 算 すれ ば得 られ る が

,

これ は計算が繁雑とな ること と,

一

般 的な表 現がで き な い欠 点が あ る。 そこで こ こ で は, 以 下に示す仮 説を設け て

,

トラ ス骨 組の復 元 力特性を単純かつ

一

般 的 表 現で示 す こと を試み

,

それ が実験結果 と良 好に対 応す ることに よ り正 当 性 を立 証 する。   トラス構 面 内の変 形が増 大し て, トラス構造物が破 壊 する場 合の終 局 原 因とな る単

一

材と しての弦 材の座 屈と 降 伏

・

に関し ては, 前 報1) で扱っ た よ うに最 終的に

Fig,

14 (a)

,

(

b

)の荷 重 変 形 関 係に モ デル化す ること が で き る

。

こ れ らの特 性 を有する単

一

材の集合と して成る ト ラス 部 材の荷 重

一

変 形 関 係は

,

トラ ス の組み方によ り異な る が,

N

→ 一 ←

N

      凵

N

’

Ny

    1K

己

6

nrn 陶    

N

← 一

一一

。

・

。 →

N

      ]

0

      

6

’

6y

  

O

      

616y

     〔己⊃ 座 屈       {b⊃ 隆伏

       Fig

.

14 Behavior of  a  Single Member

巫

鯉

醗

璽

一一

一

34

一

Fig

.

15 ハ ウト ラ ス (

N

型 》 ワ

ー

レ ン トラス  (

V

型 》 ダブル ワ

ー

レ ン ト ラ ス  (

X

型》      

K

ト ラ ス       (

K

型 ) Pattern of Lattice 概略 次の形式に分類され る

。

(

Fig.

15 )  

1

) ハ イ トラス (

N

型)  2) ワ

ー

レ ン トラス (

V

型 )

 

3 ) ダプル ワ

ー

レン ト

ラ

ス ,

K

トラス (

X

型

,

 

K

型 )  いずれの トラスも弦材の座 屈や降伏が腹材の破壊よ り 先行す る と 仮定す る と

,

座 屈と降伏の変形特性の差に よ り

,

正負 載 荷 時の 荷重

一

変形 関 係は

Fig.

16 (a}

,

(

b

)

,

(c) の性 状を示す。 引張 弦材の応力度が 圧縮弦材の座屈応力 度より大 き く

,

先 に降 伏 す る 場 合 はひずみ硬化に

’

よ り N 型の 負 載 荷あるい は

V

型の正載荷の曲線を描き, そ れ 以外は 短柱試 験と 同様な曲線を たどる

。

ト ラス部 材で は せ ん 断 力 が 腹材の軸 力と して伝 達さ れ

,

部 材 全 体と し て の軸 方向 力も存在す る た め

,

上 下の弦材応 力に差が生 じ る

。

す な わ ち荷重の方 向に よ り

,

弦 材の 座屈が先行し た り, 降 伏が先 行す る現 象は弦 材の座屈 長さが ある程 度 小さい範 囲で は

,

必らず起こるもの と考えられ る

。

 こ の よ うな特 徴 を持つ トラス部 材が骨 組 を構 成 した と き, 骨組全体とし てどの よ うな荷 重

一

変 形 関係 を描くか を 考 察し たもの がFig

.

17である

。

地 震 荷 重に よる は り 部 材の曲 げモ

ー

メン ト分 布は

,一

端で圧 縮 弦 材の座 屈が 先 行する場 合は, 他 端で は引 張 降 伏が先 行する方 向の曲 げモ

ー

メ ン ト分 布 となる はずであり, 部 材の両 方 向 載 荷 時の 荷 重

一

変 形 関 係 (A)

,

(B)を Fig

.

17の よ うに

一

つ の図に重ね て示し たときジ 骨 組の挙 動とし て は両 者の平 均 的な曲 線 (

C

) とな る

。

 ま た

一

定の鉛 直荷 重が存 在する場 合は, 弦 材の座 屈レ ベ ル あ るい は降 伏 レベ ル が異な り, 部材の 両端の挙動 (

A

}

,

(

B

)が離れ る方向に移 動 する が

,

両者の平均 的 P     Ip 圃 ta)N型 P 6 P P 6 δ     4P          lp

囮

コ6

・

國

 

く,艘

      唖

      ic,

 

X

・

K 型

Fig

.

16 Behavior of  Truss Beams

r

 

 

 

P轟6

醐

。 ⇒ HP H     骨倡 騎惟 丶 、

.

鹽

孟

一.

_

,

        \ 6鱈 孥凾 左鰯畢腐   働 丶 c〕≒甼   【

巴

P o ゑ  6 H

→

鬥

(8)

な曲線である (

C

)は余り変 動 しない

。

結 局 鉛直荷重の 有 無は (

A

)

,

(B) 曲 線の差と し て 現 さ れ

,

弦 材の座 屈 長 さ が 比較 的 小さく, 短 柱 試 験の モ デル化 線に のる範 囲 で は

,

鉛 直 荷 重の有 無は骨 組の荷重

一

変形 関 係に余り大 きい影 響を与え ない もの と考え ら れ る

。

  Fig

.

 17に おけ る トラ ス梁両端 部近 傍の破 壊 する弦 材 が

,

前 報一 あ るい は前 記の モ デ ル化さ れ た線に従っ て挙 動す る と考え る と

,Flg.

18 が得られる。 こ こ に H は骨 組と し て の全 体 水平力で

,Hp

は 2

.

3節で定 義し た骨 組 と して の水 平 耐 力である

。

ま た

He

は

,

水 平 荷 重によっ て生 ずる柱の せ ん断 力で

,H

。p は水 平 力の み を受ける骨 組に おい て トラ スば り端部の弦 材が降 伏する時の柱せ ん 断 力で ある

。

は り両 端部の挙動の平 均 値が骨 組の荷 重

一

変 形 関 係であると す る と

,一

点鎖 線の モ デ ル化線が得ら れ る。

 

Fig.

18の各 段 階にお け る骨 組の モ

ー

メ ン ト増分 は

,

Fig

:19の よ うに簡 略化で き る

。

ま ず 0

−A

間はすべ ての 部 分が弾 性 範 囲にあ る た め

,

通 常の逆 対 称モ

ー

メン ト分 布と なる

。A

点で は り右 端の下 弦 材が座 屈す る た め

,

A −B

間で は は り 右端 部の分 担モ

ー

メ ン トが減 小 (剛 性 K. ,〉す る が

,

はり左 端 部で は弾性の ま ま増 加し続 ける

。

B

点に到 達す る と は り左 端 近 傍の下弦材が降 伏 し

,

当 部で弾性 時の

1

/100の伸び剛性で ひずみ硬 化 するもの と 仮 定す る と

,

はり左 端で は剛性

Ki

で耐 力 増 加 し, 右 端 で は

K

。 ,で耐力低 下し続 ける

。C

点に至ると右 端の座屈 した弦 材が停 留 値に達 し,

D

点に て左端 近 傍の圧 縮 上 弦 材が座 屈して大き く耐 力 低下す る。 各段 階にお ける骨 組と して のモ

ー

メ ン ト増 分は

,Kd

、

,

 K‘を 用い る と

Fig.

19に示す 比率の分 布 形とな る

。

 

こ こで剛性

K

,、

,

茜 は

,

トラス ばり部 材長を

L ,

降 伏 ま た は座 屈す る領 域の長さを

L

,と し

,

塑 性 化 (座 屈 } 後の変形 が L,の領 域の み に よる もの と考え る と下 式に よ り与え ら れ る。

 

 

 

K

,

一

旛

・

2

呈

、

一

鴛

…・

……・

…・

………・

(3

.

1)       K.

・

L

     

Kd

,

=

     

2L ,

’

… … ’

9’

… °

’

… … … … ’

”

(3

・

2

) HIHp ‘晦 恥 〜 q 隔 nm o ’h)ρ

,

「

セq バ 1K

脚

tqr望Kd2

・

 

一

9

丶

「

丶 H

菖

舳

, to \E 蚤 1 ↓

〜

1 PPP ノ torデ晦

LL

   P

置

賎/2 「 6’5P

Fig

.

18 Simplified H

一

δRela巨onship (Model  Analysis)

 

K

。は骨 組の弾 性 剛 性で

,

無 次元値はLO である

。

輪 は座 屈する弦材の 劣化こ う配で

,

無 次 元 量 とし て前報]’ の (

3.

2 >式ま た は

,

当論文の (2

,

2)式によ り与え ら れ る

。

同様に

Kd2

は二 番 目に座 屈する部 材に関 して (3

.

2) 式によ り得られ る骨 組とし て の劣 化こう 配 で あ る。

 

以 上の仮説に従っ て描い た骨 組の 荷 重

一

変 形関係を実 験 結果に重ねて示したものが

,Fig.

 21

〜Fig.

 

23

であ る

。

モ デル 化 線で は

,

B

−

C 間で劣 化部分が認め ら れ るの に 対し, 実験 結 果は余り明 確な劣 化は 現 れて いない

。

こ れ は 現実の トラ ス部 材が溶 接に よる残 留 応 力 あ るい は個 材 の局 部 的な曲 げモ

ー

メ ン ト等に起因 して

,

計 算 より早 期 に 塑性 化が生 ずること が 原 因 と考え ら れ る が

,

こ の部分 を除け ば

,

モ デ ル化 線は ほぼ 実 験結 果を説 明し得ると判 断で き

,

こ の方 式で ト ラス骨組の復 元 力 特 性 を

一

般 化で き るこ とを 示し てい る

。Fig.

20 は

一

例と し て

,

 

A −

3骨 組の モデル化 線 を求め る手順を示し たもの である

。

な お 図 中の数 値は ト ラス部材軸 力を その部 材の 降 伏 軸 力で除 して無 次 元 化し た もの であ る。 凾i西 重に よO画げtPメ ン ト          P

档

。         ホ平 荷■によO自6/t

一

メ ント ー ・ 匚

宀

 

_ − M 匚

一

コ

亂

_ 。 、

.

,

謝

律

一

… 押 一       CA右藺 下曽鯛 障『 曾朔 遙 一 M匚

一

      DAEコtthiむo−   ・

・

・…

 

・

v

 

「

f

「

−

Fig

.

19 Moment Distribtttion for Each Step

.

呂

漏

  n直 甬 殫

鯑

ホ甲穐 薗   瑠 分店 力 o

椚

 晦   oユ” 0158 A

→

巳 i,卸2

洞

叫  

軌

”

 e

旭

”

 o 鰍 o鵬       4      12 B

呻

C

‘

↑

.

me1Haj  oo

厨

 o   o細  o判o ■邑匿力 P25  0

,

36  0

!

96 瞞 7 Ont Oe鱒  IDCO  

 

        ● 慣       i 781 0睇   1 鰤   

 

      降 恨 c

→

D               塵國 11

.

MHpt  慨   035 0   00

訓

      蜘 11 ∋0 1       陽 帆

Fig

.

20 Stress o 正Members on Each Step

一 35 一

(9)

A − 3

一

Experimen 電

H

⇔

B

− 2

凸

0       5      10     15     20  

6

/

bp

 o       5     10     15     20  5t6p

Fig

.

21 Comparison  between Experiment and Model Analysis  Fig

.

22 

Comparison

 between Experiment and  Model Analysis

  3

.

3 トラ ス骨組の構 造特性係数  

一

定 鉛 直 荷 重の基に漸 増水平力が作用す る トラス骨組 で, 最 初の部 材が座 屈し た後

,

Fig

.

18の B 点 以 降に 二 番目の部材が座 屈す る場 合, す な わち2つ の弦 材 座 屈 現 象の 間に他 部 分の引 張 り降 伏 が 起こ る場 合 を考え る

。

普 通に設計さ れ た ト ラス骨組で は, 上下弦 材の σ/

f

値 (設 計応力度と許容応 力度の比率 )が 大 幅に異な ることは少 な く

,

ま た塑性化領域で節点ごとに横 座 屈 補 剛 を 施せ ば 弦材の座屈長 さ も小 さ く なる た め

,

こ こ で 想 定し てい る ケ

ー

ス が ほ と ん どで

,B

点 以 前に崩 壊 機 構が形 成さ れ るケ

ー

スは ま れで あ る と考え ら れ る

。

以下

Fig.18

で与 えられ るモ デル化さ れ た復元 力特性にお け る 各 記 号 間の 関 係 式 を 示 す。 まず 座 屈 する弦 材の最 大 耐 力 nmx お よ び 停 留値 nm は

,

(2

.

1)

〜

(2

.

3 )式で与え ら れ る

。

これ らの式にお ける有 効 細 長 比

h

は次 式の値であ る。      

h

= 

VEJ

・

産λ

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

 

t

(3

.

3)  こ こ に ε。 は 降 伏 ひずみ

,

λ は構 面 内 座屈す る弦 材の 節 点間長 さに対する細 長 比である

。

また h は材 端 拘 束 度 を示す有 効 座 屈 長さ係 数で

,

ガセ ッ トプレ

ー

トを用い た 剛接 トラス に関 して下記の値と する

。

 

蠹

蓴

萼

宏

霧

譽

 

 

 

窒

:

:

:

夛

 

}

 

・

・

・

・

・

・

・

…

 

tt

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

 

(3

−

4)  銀 管の場 合に 0

.

7と して材端拘 束効 果を小さ く評 価す るのは, 断 面に方 向 性が な く構 面外の座 屈変形 と なる た めである

。

ま た形 鋼で溶 接に よ り組 立て ら れ る もの は

,

0

.

5と し て良いが

.

H

.

T

.

B 等で接合する場 合は

,

変 形 が増大 し た 場合にすべ り等が起こ り拘 束 度がい くぶ ん低 下す るの で,

O.

6

程度の値を採用 す るの が妥当と考え ら れ る

。

形 鋼で 構 面 外の断 面二 次 半 径の方が小さ く

,

節点 間 で横 座屈 する場 合は

,

既 応の研 究tl)に より

h=

O

.

8

〜

1

.

0 とする ことで

,

ほ ぼこ こで考えて いる耐 震 設 計 法に の る もの と推 定 さ れ る

。

  弦 材の座 屈により耐 力 低 下 する部 分の 劣 化こ う配

K

.、 は (3

.

2)式に より与 え ら れ る

。

こ の 式 中の

K

. は

,

座 屈す る弦 材の 軸力 と軸 変形に おける劣 化こ

・

う配で

,

断 面 10 O

.

5

C − 1

OFig

.

23 Comparison beLween Experiment and  Model Analysis

形に より次 式 を用いる。

軈

鋤 躙

餐

1

:

1

:

i

驕 割

・・…  な お当 論 文 中で は実 験 を 行っ て い ない が

,H

形 鋼の 場 合は参 考 文 献7 )e] に より下 式とな る こ と が確め られて いる

。

蠶

黜 纜

窪

1

:

1

:

1

無

lll

)

}

…

〔3

・

・)

 

これ らの式に おいて

,

λ。 が非 常に小 さい 範 囲で 島 ≧0 とな る場 合に は

,

邸

=

0と評 価 する。  (2

.

3) 式の座 屈 後の 停 留 値は

,

Parisの解9 }に お い て eo

=5.0

と し て定め る

。

 ny は最 初に弦 材が座 屈する トラス ば り端 部 とは逆 側 の端 部 近 傍で

,

引 張 弦 材が降 伏 軸 力に達する時の は り端 モ

ー

メ ン トに応じ た柱せ ん断 力の無 次 元 量で ある。 降 伏 した 弦材の ひずみ 硬 化 に よ る 骨組と し ての耐 力 上昇 こう 配

K

‘は

,

塑 性 化 領 域の長さに応 じ, (3

.

1)式で与え ら れ る

。

nu は トラ スばり の モ

ー

メ ン ト が, 

Fig.

 19の分 布 形に応じ て増 加した場 合に

,

二 番 目の弦 材が 座屈す る時 点に お け る は り端 部モ

ー

メ ン トに応じ た柱せ ん断 力の無 次元 量 で あ る

。

nti以 降は

,

二番 目の座屈 弦 材 長に応 じ て (3

.

2)お よ び (3

.

5)ま た は (3

.

6}式 に よ り与 え ら

一

36

一

(10)

Table3 

Ds

 of Truss Frames   λ

1LIL &レλ。5

λen

冊

民

ηmkdKdlnynqk し

号 η

Ds

35L7

.

5o

,

5920

.

9620

,

60日

go.

Ol7

一

〇

、

0561

、

21● L

.

335o

・

1

・° 0』130

.

7η 3L20

.

200 40 〜oo

,

676o

、

9 η 0

,

075

一

〇

.

93言

一

σ

.

1窒71

.

2且31

,

隅5o

.

o●o   君 0

.

O且3o

.

7塞o9 』9o

,

202 50z5o

.

肌5o

.

9崗 0

.

513

鹽

O

.

052

一

〇

.

3‘51

.

20a 且

,

3690

.

040 。

.

ll3o

.

7017

.

5■ o

,

266 60301

.

OM0

,

9490

,

■6●

曹

O

,

053

曽

o

.

3701

、

〜0曝 L4020

.

0400

,

‘[3o

,

5835

,

z止 0

.

Z66 7035 旦

.

且B3o

,

93Lo

,

62■

一

〇

,

n3

響

o

,

53歪 且

.

1981

.

3Z60

.

0引Oo

.

ll30

,

6253

,

780

,

325 肋 40 且

.

3520

.

9且1o

.

3闘

一

〇

.

153

一

〇

.

612L

.

L931

,

2720

.

040   「 0

.

020o

.

578 〜」9o

,

395 90 弓5 且P5210

.

肥8o

.

眄2

甲

0

,

18●

曹

o

,

735 量

.

L871

,

お 0 ゜

・

14

° o

.

020o

,

馴 [ 旦

.

5旦 o

.

‘尉 loo501

.

690o

.

861o

.

275

一

〇

.

2L4

一

〇

.

355Ll61L

.

2070

.

010o

,

4690

.

650

.

596 れ る劣 化こ う配

Kd

!で耐 力低下す る

。

 骨 組 全体の復元力特性がこの よ う にモ デル化 され る と

,

その と きの塑 性 流れ部分の吸 収エ ネル ギ

ー

とし て

,

Fig.18

に お け る qHρ × nδpが得られる

。

こ こで q

,

η は次 式に より定 義 する

。

         nm 十 nu

   

q=

2

”… ’

”

… ’

”… … ’

… ’

’

’

’

’

”

(

3・7

)

 

  

・

一

气

処

………・

…・

・

一

・

・

一

・

− t−一

(… }

 

骨組 倒 壊 時の等価 累 積 塑 性変形倍

.

$ 。η は , Fig

,

18の D 点 以 降の吸 収エ ネル ギ

ー

お よ び鋼 材の バ ウ シン ガ

ー

効 果 等の安 全 側 要 因 を考慮 し

,

次式で評 価で き る15 )

。

    RO

=

η十2

.

0

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

 (3

.

9)   (

3.

9

)式で与え ら れ るR ηを用いて

,

ト ラス骨 組の構 造 特 性 係 数

D

。を求め るこ と がで き る。 D。値の算 定は 種々 の方 法が 提案さ れて いる が

,

例え ば参 考 文 献15 )の方 法に よ る と次式と な る。

   

D

。

−

  

1

  

・

⊥

…__.

.

_.

_.

.

_

(3」0)        1十

4c

亅α1

・

Rη       q  上 式は骨 組の変 形 特 性を第

1

層の そ れ に代 表さ せ たも の で, 式 中 CI は 骨 組の質量 分布

,

剛 性 分 布に より定ま る定 数で, a は骨組の質量分布

,

強度 分 布

,

剛 性 分 布に よ り定ま る定 数で ある

。

 ち な みに A タ イ プ試 験 体の弦材 細長 比が変 化し た場 合に

,

上記の手 法に よっ て構 造 特 性 係 数を求め る と

,

Table 3 , 

Fig.

24が得られ る。 こ れ らの 図 表におい て CI およ びα1は

一

層骨組で あ る た め

1.

0

であ るe  なお

Fig.

18にお け る

B

点以 前に

,

二番 目の圧 縮 部 材 が座 屈す る場 合は

,

塑 性 率が極 めて小さい値 とな る た め, 少な く と も

D

。≧0

.

4

〜

O

.

5の保 有 耐 力 を要す る もの と考 え ら れ る

。

  3

.

4 耐震 設 計 上の構 造 条 件

 

前項に示 し た方 法によっ て

,

トラス構 造物の耐震 設計 を 行う場合

,

こ の方法がい くつ か の仮 定 条 件を 踏 ま え た もの で あ る ため

,

これ らの条 件 を守っ た上で適 用す る必 要が あ る。 各種 条 件 を 列 記す ると

,

1234

【

D6 等が あげら れ る が

,

し た条 件で あ る

。

柱は り隅 角 部の横 座屈防 止6} 塑 性 化 (座屑)す るトラスパ ネル の横 座 屈 防 止 ラチス材 破 壊は

,

弦 材の 破 壊より先 行し な い 接 合 部 破断の防止 (保 有 耐 力 接 合 ) ガセッ トプレ

ー

ト方 式の剛 接 トラス に適 用す る トラス構 成部 材の 幅厚比制 限         これ ら は すべ て当 研 究に お い て仮定          した がっ て これら の条 件 と異な る状 態

Fig

.

24 q

,

η

,

 Ds

,

 Q 正Truss Frames

.

.

り

図

Table   l   List   of   Specimens 試 験 体    骨 組 形 状 い 印 は 横 補副 点 〕 弦 材 断 面 形〔 細長 比〕 腹 材 断 面 形〔細長 比) 柱 ス κンL〔皿〕 梁   成d〔開 } L / d  接 合部寸 ネ ル厚 恤 〕 船直 荷重〔P〆Pyl A − 1 2Ls − h5 罵 55x5   〔 35 〕 2Ls − 55 誕 65x6 〔4716 , 0QO6001 / 1045o .5 A − 2 亠 字          8 団 2L5
Table   2   Mechanical   Properties Members   ( t /c ロ 21 σ y   〔 t 〆c 凰2 )σu ε s ヒ 〔% ) EEon 巳 { % ) L − 65x65x53 . 364 , 742 . 1224 . 10 L − 50x50 × 63 . 595 . 111 . 6023 . 40 φ 一 76 . 3x3 . 23 . 414 . 71 一 32 . 50 φ 一 60 , 5x3 .23 . 894 , 83   35 . . 70

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