【論 文
1
UDC ：624．
014．
2：691．
714 ：62−
462 日本建 築 学 会 構 造 系 論 文 報 告 集 第402 号・
1989 年 8 月鋼 管 ト
ラ
ス
柱
の
曲 げ
ね
じれ
座 屈
に
及
ぼ す
節 点
の
溶 接 残
留
応 力
の
影 響
正 会 員 正 会 員 河松
野
井
昭
千
彦
＊秋
＊ ＊1．
序鋼 管 トラスに は
，
鋼 管の 製 造 過 程で導人 さ れ た鋼 管 自 身が持つ 残 留 応 力の ほ かに，
溶 接に よっ て トラスに組み 立て られ る際に導入 さ れ た残 留 応 力が存 在す る。
鋼 管 自体の残 留 応 力は
，
鋼 管が冷 間 成形 で製 造さ れ る 場 合 が 多く， か な り大き な値である ことが 明ら かに され て い る1）’
し た がっ て，
こ の鋼 管 自体の残 留 応力 は，
鋼 管 トラ ス柱の 曲げね じ れ座 屈 耐 力に大き く影響してい る。 しか し， 若林ら 11 に よっ て，
短 柱 圧 縮 試 験の見か け 上の応 力 度一
ひずみ度関係か ら，
中心 圧縮を 受 け る円 形 鋼管部 材の曲げ座 屈 荷 重 が 十 分 予 測で き ること が明らか にさ れ てい る ので，
鋼 管 トラス柱の曲 げね じれ座 屈 耐 力 につ い て も短 柱圧縮 試 験の応 力度一
ひ ず み度 関 係を用い ることで，
こ の種の残 留 応 力の影 響 は お お む ね予 測で き ると考え ら れ る。 角 形 鋼 管につ いて は，
電 縫 鋼 管か ら角 形に冷 間成形さ れる ことが多い が， こ の と きの 残 留 応 力 分布は複雑で あり，
断 面の寸 法に よっ て大き く変 化 する。
これ らの こと は，
最 近になっ て ， 五十 嵐ら3トや 加 藤ら射 に よっ て明ら かに され た段 階で あ り，
座屈 耐 力に及ぼす 影響につ い て は川 島らS ）や森 脇らG） に よ る研 究があるが，
ま だ十 分と は言え ない。
し か し，
筆者ら は，
電 縫 鋼 管か ら角 形に冷 間成 形し て製 作さ れ た角形鋼 管 部 材 3 体の中 心 圧縮 試 験91を行い，
その曲げ座 屈 耐 力の実 験 値は， 短 柱圧縮 試 験による応 力 度一
ひずみ度 関 係か ら求め た解析 値に比較し て 95％〜
98％ の範 囲に あ るこ と を示し た。 し た がっ て，
少な く と も筆者らの実 験 範 囲に限れ ば，
鋼 管自体の残 留 応 力が鋼 管 トラス の 曲げ ねじ れ座屈に及 ぼ す影 響は，
弦 材が円 形 鋼 管と角形 鋼管の場 合を併せ て， 弦 材の短柱圧縮 試 験 結 果か ら予測 で き る と考え ら れ る。
鋼 管か ら トラス に直 接 溶 接によっ て組み立て る際に導 入さ れ る残 留 応 力につ い て は
，
Johnston7
’ に よる研 究が ある。
Johnston
は， 円 形鋼 管ト ラス試験 体に関 する弦 材の解 放ひずみの測 定 を 行い， 節点での溶 接によっ て弦 材の構 面 内の残 留曲げモー
メ ン トが生 じ るこ と，
そ の結 果，
節 点間の弦 材要 素の座 屈 耐 力が や や低下 す ること を ＊ 九 州 大 学 講 師・
工 修 林．
九 州 大 学 教 授・
工 博 U989 年 1月1【，H原 稿 受理，
1989年S月 17iI 採 用 決 定〕 示し た。
し か し， 弦 材の断 面の残 留 応 力 度 分布な ど細か い点にっ い ては不 明であり，
ま た，
鋼管 トラ スが構 面 外 に曲げ ね じ れ座 屈する場合に お け るこの種の残留応力の 影 響は，
明らか に され てい ない。以上の観 点か ら
，
本 研 究は，
筆者らが過 去に行っ た実 験H）・
Y） の鋼 管 トラ ス柱試験 体に つ い て，
主 とし て ト ラス に組み立て る際に導人 さ れ た残 留 応 力 を推 定 し，
そ れ が 鋼管 ト ラス柱 試 験 体の曲 げね じれ座 屈 荷 重に及 ぼ す 影響 につ い て．
考 察する。
2．
実 験 2．
1 実 験 計 画文 献8）， 9 ）と同じ鋼 管 トラ ス試 験体につ いて
，
以 下 の項 目につ いて残 留 応 力の推 定 を行う。
（a） 弦 材 鋼 管が そ れ自体で持っ てい る断 面の 残 留 応 力 度 〔b） 弦 材の残 留 曲げモー
メ ン トお よび残留 軸力 （c） トラス節 点での 弦 材の断 面の残 留 応力 度 （d）トラ ス節点間での弦 材の断 面の残 留 応 力 度 2
．
2 試 験体トラス試 験 体は
，Fig．
1 （a），
Fig．
2 （a）に示す よ う に， 腹 材 を直接 溶接に よっ て製 作し た腹材斜 角60°
の 4 格 間ワー
レン ト ラス である。
トラス試 験体は，
弦 材と 腹 材が共に 円 形鋼管 （STK 41）の もの2
体，
弦 材が角形 鋼 管 （STKR
41＞で腹 材が 円形鋼管 （STK 41）の もの 1体の 合計3
体であ る。円 形 鋼 管は 冷間 成 形の電 縫鋼 管，
角 形 鋼 管は冷 間 成 形で電 縫 鋼 管を角形に し たもの で あ る。
試 験 体の名 前と寸 法 をTable1
に，
鋼 管の断 面 寸 法，
断 面 性 能お よ び機械 的 性 質 をTable
2
に示す。
鋼 管の機 械 的性 質は，
材長が直径の 3倍の短柱の圧縮 試 験の結果 である。
Fig
．
1 （b
）， （c）とFig．
2 （b
＞は，
トラ ス試 験 体の 節 点の詳 細 を表す。 な お，
すみ肉 溶接のサイズは 4mm 程 度であっ た。
2．
3 実 験 方 法お よ び測 定 方 法弦 材の残 留 応 力の推 定は
，
切 断 法による。
す な わ ち，
試 験体 各 部に ひずみ ゲー
ジ をてん付 し た後，切断を行い，
解 放され たひずみの値 を 計 測す るe’
残 留 応 力 度は ， 解放 ひずみ の値 を用い て，
弾性 学 的に推 定す る。
Cen亡er line 鵠
一
＿」
（a） Genera1 〔igure hー
（b） Cennection of （c 》 Connection ef T【us8 A Truss BFig
．
1 Circular tube trussesTable
l
Dimensions of truss specimensCenter line 伽 【‘（ロ
ー
60鳳
60膩
2JPr＿ ■
一 ■
■
一 匿
一 ，
．
．
馳し ｛272■罵
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■
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鮎！2］
2
、。．
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．
．
／
↓』
＼
・ L2君
、
（a） Gen¢ral figurET
］
9
、。。
わー
（b） Connec しion of Truss CFig
．
2 Truss with rectangular tube chords （Truss C） Table 2 Properties of tubesTru5S じbrdDxl （国 恥b 血t価1） に （c衄 h ｛ω o／rd ／D λS Tube 陬7
，
d躍t（ω o．
d （囮｝ T，
t （皿） A （c皿2｝ 1 ｛ り E ｛t／cが ） σり
｛t／c■2｝ σ闘瓦
（t！cロリ A50．
5φ麗2．
327．
2φxl．
9243，
352．
428．
10．
4529．
550．
5φ置2．
3．
52．
244．
1017．
521 3．
404．
05 B50．
5φ麗2．
34 鼠5φ翼2．
4243．
352．
428．
1o．
8029．
527．
2φ翼1．
927．
32．
15L71L3621503．
243．
77 C 凹 DK団麗23272 兀1，
92 朋，
351．
529，
50．
4530．
1・
27，
2φx1．
927．
21．
81L441．
1E2180「
3，
82 乢33 恥te5 D （dl：out5i 己c I（t）：thic 。ssdia 隴terof
a of 8 cbrd （嘗eb） cbrd （雛b） 4鼠6φ罵2
．
4 囗ト50浦Ox2．
348．
7 聞．
z2．
152．
043．
154．
546．
5525．
8220021703，
59 ↓074．
494．
19 λs・
伽 〆i，
臓｝tes A：secu alare8，
1：■ 膕ent of1nerti8，
ε；伽「
s d輔u5，
殳s
，
i： panel length and redius of gyration of chOrdトラス か ら弦 材 を 切り出 す 時 点では
，
鋼 管の外 面の み に ゲー
ジ をてん付する。
こ の場 合は，
少な く と も ゲー
ジ て ん付位置か ら管 軸 方 向に 1D （D は弦 材 鋼 管の 外径 ） 以 上 離れ た位 置で切 断 する．
。
こ の場 合の切 断は，
ハ ンディ 高速グラインダー
カッター
を使用する。
た だ し， 切 断 位 置には，
水を含ま せ た脱 脂綿を巻き付け，
徐々 に切 断を 行い，
切 断 面の 熱が管軸 方 向に拡 散し ない よ うに注 意し た。
切 断 面は，
切 断直後で も手で触れ られ る程 度の温 度 上 昇で あっ た。 トラ スか ら切り出し た弦材鋼 管 をさ らに短 冊 状に切 断 す る場 合は，
弦 材が2D
以 上の長さの時 点で内 面に ひず み ゲー
ジ をて ん付し， まず， 管 軸 方 向に 30mm （≒0．
5
D ）の長さに リング状に切断 して， その後 短 冊 状に切 断 する。 この場 合の切 断は， すべて低 速の帯 鋸に よっ た。
切 断 中は，
揮発油を含ま せ た脱 脂 綿で試 験 片を冷 却し た。 3。
解 放ひずみ の測定結果 3．
1 鋼 管 トラスA
の解放ひずみFig．
3
に ト ラスA
（弦 材 ：』
60，
5φ×2．
3，
腹 材 ：Z7．
2φ ×1．9
）の弦 材の ひずみ ゲー
ジて ん付位置を示す。
図の とお り， ゲー
ジ をて ん付した弦 材断面の う ち，No ．
1か らNo．
12まで は，
節 点か ら2D の距離に あ り，一
軸ゲー
ジ を管 軸 方 向に合わせ て て ん付し た。 No．
13は，
ト ラ ス 節 点の位置の弦 材 断 面で，
二軸ゲー
ジ をて ん付し た。 Fig．
4 （a）に上 弦 材 と 腹材の大 半を 切断 し た時 点で の弦材断 面No ．
1
か らNo ．
12の解 放ひ ず みの測定値をσ y ： yield stress ｛by O
．
2竃 offset 配t ），
σ駒
Or ； 剛 i鳳 5し閃ss．
■
【
b 臨 rs of Tmss C．
120 1zo ÷2D Ho．
1r†121656 1 No．
ア 8910 11 ユ2 Seこ一
up potnt Fig．
3 ぼφ
30 i響
21一
L呷
ONSet
・
up points of W．
S．
G．
in Truss A一 …
難
鵡
欝
1
騫
纛 隣
（a） CuLtlng uebs 亘 ロd upper chord
、。 〕
。
臓
ε ε
竦
隔
辱 卜
瀞躊
臨 臨
（b） Cu匸 匸ing all e 工ementS of cho 【d8 Fig
．
4 Released strains of Truss A示す
。Fig．
4
（b
）は， トラス節 点 間の弦 材 をすべ て切 断した時 点の場 合を示す。 こ こ で，
解 放ひ ずみ ε は縮 み を 正 とす る。 図に示す と おり，
各弦材断面の解放ひず み は，
構 面外に対して ほ ぼ対 称で あ り， 最 大400μ の値 を示して い る。
また，
上・
弦 材には，
節 点 間で，
トラス 内 部に向かっ て円弧を描く よ う な構 面 内の初 期た わみが あっ たこ と が推 測で き る。
ま た，
Fig．
4 （a｝，
（b
）の下一 102一
Cutted 60 60
＝
D潔
Fig
．
5一
．
．
innst 【ndinaL outor巳
闡【
face C且r匸
Utfere凾
しlal ou【
eτ
5u【
f日
co．
一
一
“
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■
閣
【
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凵
【【己ce瀞
具噂
1
：
H
覯
1リ
ロ冫
ヘー
へ！
一
・
一・
・
一
一
x−・
t・
丶o
（b） （a） （b〉Released strains of a
Fig
．
6Released strains of chord sectien at
joint
a chord section ofof Truss A Truss A 弦 材の解放ひずみ分 布に注目 す る と
，
下 弦 材に接 続す る 腹 材のみ を切 断し た状 態 と，
弦 材を トラ ズ節 点 間で切 り 放し た状 態とで は，
変 化が見 ら れ る。 これは， ト ラス節 点に は溶 接に よる局 部 的な残留応 力が あ り， 節 点 近傍の 弦 材 断 面に その影 響 を及ぼ し てい た結 果である と考え ら れ る。
Fig、5
（a）は， トラ ス節点の弦 材 断 面 No．
13
を材長 2D で ト ラス か ら切 り放し た状態で の 解 放ひずみ を表 す。
弦 材断 面No ．
13 は， こ の 時 点で内 側に 2 軸ゲー
ジ をて ん付し，
さ らに材長30mm
に切 断し た上で，
短 冊 状に切 断し，
解 放ひずみ を測定し た。
結 果 をFig．
5 （b
） に示す。Fig．
6 （a）は， ト ラス か ら切り出し た材長 が約370
mm （≒6D
）の弦 材 鋼 管で，
材の 中央の外 面に 二 軸ゲー
ジをてん付し た後， ひずみ ゲー
ジて ん付 位 置か らID 離 れた位 置で切 断 し た状態の解 放ひずみ を表 す。
この場 合 の解 放ひずみ は，
高々 40 μ で， 降 伏ひ ずみU600
p＝
＝
σy／E ）の 2，
5
％ であっ た。
この こ とか ら， ゲー
ジてん 付 位置が切 断位 置か ら lD 以 上離れて いれば， 鋼管 自体 の残 留 応 力に よ るひずみ の解 放は ないと 考えて よい。
Fig．
6 （b
）は，
さ らに短 冊状に切断し た と きの 解 放 ひずみ の測定 値を示す。
解 放ひずみ は，
1000μ以 上 （降 伏ひずみの60
％以 上 ｝になっ て いる。
解放ひずみ分布 か ら，
短冊片は，
管 軸 方 向に は外 面に反り， 管 周 方 向に は円弧の半 径が大き くな る変形が生じたの が分か る。 3．
2 鋼管 トラスB
の解 放ひずみFig
．
7は，
トラ スB （弦 材 ：60．
5φ×2．
3， 腹 材 ：48．
6
×2．
4）の ひず み ゲー
ジて ん付位 置 を示す。
ひ ず みゲー
ジは 二 軸 ゲー
ジ を用いた。
Fig．8
（a）に腹材
断 面を 切断 した場合，Fig．
8 （b
｝ に弦 材断 面 も 切断 し た場合の解 放ひずみ を示す。 トラス Aの場 合と 同様に，
弦 材の各 断 面の 解 放ひずみの分 布は，
腹 材の み を切 断し た場 合と弦 材も 切断し た場合とで変 化 して いる。 また，
その変 化は，
節 点か ら2D の距 離に あ る断面で大きく，
3D 以 上の断 面で は小さい。
3．
3 鋼 管 トラスC の解 放ひずみFig
。
9は，
トラ スC （弦 材 ：ロー
60×60x2．
3，
腹 材 ：蟄
す
奮
No・
1−
4 No．
5Fig
．
7 Set−
up points of W．
S．
G，
重ロ Truss B、
澤
厂
ぐ
・冫
・il
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＝謙 器
£：鵬
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一
li
卜
爵
臨
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匸卜
影
臨
， （a）C巳 し こing web member60卜H60 ÷D No
・
123 5 e｛z）：
i
卜
譱
・臨
ε卜
薫
瞭
1
睡
，（b） CUtttnp
．
chord elemen しFig
．
8Released
strains of Truss B r「 广 †rNo
・
1 2 3 4mm 櫛
猫
如
闘o
．
1．
2，
4 国 o．
3Fig
．
gSet−
up points Gf W、
S．
G．
in Truss CU
・
S・
G・
ぐ 76910 6789lO＿
轡
i
黒
ii
憩
ii
O
卩
止6
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bOn8itudtnal ou こer 8urfaceε（x）
．
1 0 8−．
1 No．
1 60 60■口 6D．
，
60 用 ε（z） 閣゜・
1．
：
i
ト
瀞
捻
1
：
．
，嘛
、（b） Cuttlng chord elementS
Fig
，
10 Released strains of Truss C゜
齟
’
冒
゜
Ctre皿 正eTenttal Oute τ Surface じ じ じ ・6卜
灘
・瞭
・ト
諮
・ （a） Cuヒtlng web members 2 4 ε 3 ε εL
脅
、．
、蹴
聯
2L門
Re［eased sIrains of Fig
．
12a chord section of Truss C
一
Lenett凵
d正h厘
1 0Uしer 6urfaこ
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」
．
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1 6 ，6 9iO コ t．
！、8．
丶 厂・
も 1 3 ⊃ Fig．
11 。激
。飜
ii
Released strains of achord section at
joint
of Truss C 2Z2 φ× 1．
9）の ひ ずみ てん付位 置で，
弦 材の 4 断 面 （No ．
1〜No ．
4｝に 二軸 ゲー
ジ をてん付し た。
Fig
．
10 （a）は，
図に示す腹 材 断 面を切 断した時 点で の各 弦 材 断 面の解放ひず み を示す。Fig．
10 （b
）は，
弦材 断 面も切断し た場合を表す
。
弦 材 断 面No ．
2は， 鋼 管 自体の残 留 応 力を調べ る目的 で，
内 面に ひずみゲー
ジ をてん付し，
短 冊 状に切 断し た。
その結果 をFig．
11に示す。
解 放ひずみは，
断 面 内でか な り変化し て お り， 最 大 値は鋼 管の降 伏ひずみ （2000μ＝
σy／E ）に達 して いる。
トラス節点の弦材断 面No ．
3も， 内 面に ひずみゲー
ジ をて ん付し，
短 冊状に切 断し た。
その結 果 をFig．
12に 示す。4．
円形 鋼 管ト ラスの残 留応 力 鋼 管の外 面あ るいは内 面の管 軸 方 向の残 留 応 力 度は，
一
軸ゲー
ジの 場 合は （1）式，
二軸 ゲー
ジの場 合は平 面 応 力 状 態を仮 定し て （2）式に よっ て計算し た。
σ r＝− E ・
εL・
…………・
…・
…・
…………・
……
（1＞ E・
（εL＋ンε∂・
・
……・
・
………・
（2 ） σ r＝一
（1一
の こ こで， σ r は鋼 管の外 面あ るい は内 面の 管 軸 方 向 残 留 応 力 度，
εL，
εc は管 軸 方 向および管 周 方 向の解 放ひずみ を表 し，E ，
v は， ヤング率，
ボア ソ ン比で，
そ れぞ れ 2100 t／cmZ ， O．
3で計 算し た。
4．
1 弦 材 鋼 管 自体の断 面の残 留 応 力 度鋼 管の外 面と内 面の管 軸 方 向の残 留 応 力 度は
，
（2） 式に Fig．
6 （b
）に示 し た解 放ひずみ の値を用いて推 定 する。
管 軸 方 向 残 留応 力度の管 厚 方 向に対す る平均 値（以 後，
管 軸 方 向 残 留応力度の平均 値 ある いは単に断 面の残 留 応 力 度と呼ぶ ）は，
上記で得られ た外 面と内 面の残 留 応力度か ら求め るが，
鋼 管の 寸法が小さい た め短冊 片の 切断幅に技 術 的な限 界が あ り，
短冊 片が，平 板ではな く，
円筒の一
部で あるとい う効 果を無視で き．
ない形 状に な っ た。 そ こ で， 次の 近 似 的 手法 を とっ た。
短 冊 片 を Fig．
13
（a）に示す よ うに，
扇 形の 断面を持つ梁 材と見 な す。
図に 示 すX軸回 り の主軸は，
管 厚の 中心 （鋼 管の 中 央 面 ｝か ら0．
024mm のず れ が あ り，Fig．
13 （b
）に 示す よ う に，
鋼 管 外 面，
内 面か ら そ れ ぞれ 0．
61T，
O．
39T （T
は管 厚 ）の位 置にあ る。
そこ で，
鋼 管 外 面 一4
z C ： centeT ef gravity （a＞ Fig．
13 ソ細
1
器
（b）Beam m・del of a srnall c・upon
rr
「
「
P
「
齟
’
．
．
．
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、
匸b呷’
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：
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1t、
一
r
’
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「
、
．
1馳
．
＼
：／ Seam一
〇u しer surfacc・
・
．
Inller Surface−・
一一
Avem 呂e ltlcmZFig
．
14Residual stresses of a circular tube chord
一
104
一
と内 面の管 軸方向残 留 応力 度を O．
39 ：0．
61の重みで平 均し，
これ を管 軸 方向残 留 応 力 度の平 均 値と し た。
得 られ た結果 を
Fig．14
に示 す。 図 より，
弦材 断面の 管 軸 方 向 残 留 応力 度の分布は， 外 面で は引張，
内面で は 圧 縮であり，
管 軸 方向残 留 応 力 度の平 均 値は，
断面の各 部で ほ ぼ一
様に Ot ／cmZ に なっ ているのが分か る。 管 軸 方 向 残 留 応 力 度の平 均 値が，
断 面 各 部で ほ ぼ O t／cm2 である こと か ら，
断 面各部の材 質の 変 化を 無 視 す れ ば， 短 柱 圧 縮 試 験に よっ て得られ た見かけの応 力度一
ひずみ度 関 係は，
鋼 管の 断面を管 周 方 向に仮 想的に分 割 し たと きの扇 形の 各面積 要素の応 力 度一
ひず み 度関係 と 見なすこと がで き る。4
．
2 弦 材の残 留曲 げモー
メン トお よび残 留軸力Fig．
4 （a），
Fig．
8
（a）の ト ラス A，
B の腹 材のみ を 切断し た場 合の弦 材 断面の解 放ひずみ分 布から，
断 面の 残 留応 力 度分 布を推 定 し，
Fig．
15 （al，
（b
）に示す。 こ こで，残 留 応 力 度σ，は圧 縮を 正 と する。
こ の結 果か ら，
弦材の残 留 曲 げモー
メ ン トと残留軸力 を求め た。
弦 材の構面内の残 留 曲げモー
メ ン トは，
ト ラス Aで は，
最大で弦 材の降 伏曲 げモー
メ ン ト （19．
6t・
m ）の 26％，
平 均で18
％， 腹 材 断 面の大き な ト ラスB
で は，
最 大で 43 ％で あっ た。
こ の よ うに，
トラス を溶 接 組 立する際 に導入 さ れ る弦 材の構 面 内の 残 留曲げモー
メ ン トはか な り大きい。
ま た， その分 布は模 式的にFig．
16の よ．
うに な る。弦 材の 残 留軸力は， トラ ス A
，B
と も圧縮で， 弦 材 一 一猛
曾y1
肺
No．
7飜
繍
島毒
・ 凶o．
7 8 9 ユ0 11 12 鬪0．
7−
12 No。
8 No．
9 国o．
10 No．
11 No．
12 （置） TrussA
麟
瀦
、
（b ） Truss BFig
．
15 Residual stresses of chord seetions 〔cutting web mernbers ）盤
5eam丶 Go叩・
Ten5．
凵
1t1Fig
．
16
Typical dyagram 6f Fig．
17
Residual stresses of，e ・idu・l b・・di・g ・ch・ ・d・ectt … t moments
joint
of Truss Aの降 伏 軸 力 （13
．
9 ton）の1
％ 以下であっ た。 弦 材の構 面 外に関 する残 留 曲 げモー
メ ン トは，
両トラスとも，
弦 材の 降 伏 曲 げモー
メ ン トのL5
％以 下で あっ た。 し た がっ て， 鋼管 トラスの弦 材の残 留 軸 力および構 面 外に関 する残 留 曲 げモー
メ ン トは ほと ん どな い と考え てよい。
な お， 以 上の結果は，
Johnston7
） の結 果 と一
致す る。
4．
3 トラス節点で の弦材の断 面の残 留 応 力 度Fig．
17は，
トラス を切断する時点か ら短冊 状に切断 し て しま う時点まで の全解 放ひずみ ［Fig．
5 （a） ， （b
）］ による トラスA
の節点での弦 材 断 面の管 軸 方 向 残留応 力 度の平 均 値の分 布 を示す。
残留応力 度の平 均値
は4，1
節 と同 様な方 法によっ た。 た だ し，
トラ スを切断し た時 点 では， 弦 材 鋼 管の外面の み にひずみゲー
ジ をて ん付し て い る ので， こ の場合は鋼管外
面の解 放ひずみ値を管 厚 方 向の平均 値と し た。Fig．
14
とFig．
17の 比 較か ら，
節 点での弦 材 断 面の 残 留 応 力度分布は，
腹材の 溶接 接 合の影 響に よっ て， 局 部 的に大き な変 化がある の が 分か る。 ま た，
図は，
弦 材 の断面の ウェ ブに相 当 する部 分に は，
1〜
z．
5 t／cmZ の圧 縮 残 留 応 力 度が ある こと を示 し てい る。
し た がっ て， 弦 材が 圧縮軸力 を受 けると，
弦 材の構 面外の 曲げ剛 性が早 期に低下す ることにな る。 た だし，
こ の部分は，
弦 材 断 面と と もに それに接 続す る腹 材およ び溶接 金属が圧縮軸 力お よ び構 面 外の曲 げに抵 抗す るの で，
トラ ス の構 面外 座 屈荷重の低 下に は直接 結 び付か ない．
4．
4 節 点 間の弦 材 断 面の残 留 応力 度 分 布3
．
1節に示 し た と お．
り， 弦材の外 面に ひずみゲー
ジ が てん付さ れている場 合， その てん付位 置が切断 位置 か ら lD の距 離にあれ ば，
ゲー
ジの計 測 値に ほ とん ど変化が ない の で，
弦 材 を トラス節点 間で切 断 した 時 点での解放 ひずみ は，
外 面と内 面でほぼ等しい と考え て も大き な 誤 差は ない と思わ れ る。
ま た，
弦 材 断面の 管 軸 方 向残 留 応 力度の管 厚 方 向に対す る平 均 値に関す る限り，
鋼 管 自体 の残 留 応 力 度はほとん どない の でt・
これ を考 慮に入 れ る 必要はな い。 結 局，
トラ ス節 点間の弦 材 断 面の残留応 力 度 分 布は，
弦 材 を トラスか ら切 り出し た時 点での鋼 管外 面の解 放ひずみ か ら推 定してよい と思わ れ る。
（1） 節 点で の局 部 的な 残 留 応力 度の影 響 範囲 Fig，
18 （a）は，Fig．
8
（b
＞に示し た解 放ひずみ か ら 推 定 し た トラス Bの節 点間の弦材 断 面の残 留 応力度 分 布 を示す。
図より，
節 点に近い弦 材 断 面の残 留 応 力 度 分 布 は，
平 面 保 持 を 仮 定し て得ら れ る弾 性 時の応 力度分布と は か な り異なっ て いるのが分か る。
平 面 保 持の状 態か ら 著し く乱れ た 分布を する断 面は，
節 点か ら2D の距 離に南
る もの ま で で， 3D 以．
ヒ離れ た断 面で は ほ と ん ど乱れ が ない。
し た がっ て， 節点で の溶 接に よ る 局部的な残 留 応 力は，
少な くと も節 点か ら 2D の距 離に あ る 弦 材断 面 の 残 留 応 力 度 分 布に は影響を及ぼす が，
3D 以 上の距離8
一
2一
｛
CUtted li。e 6eWO ÷D、
Ne・
121 5ty 7 y y y
奇
2 0σr σ r σr σr 仁〆cm2 瞬o．
1 No．
2 No▼
3 鬪o譬
4 （a） Truss B．
ご
1
槻
゜」
° 45r ， … c・
碁
No．
5 ↑y佃
y ty壷
番
・ N°
・
7夛
911 夛1 2−
2 0 Ur σ τ し〆cm2 闘o．
1 凹D．
2 y σr N°・
’2
σr N°’
7冒
夛
2魂
r y 2 m．
qU
墨
Ne曾
3 Ne，
4 四〇．
5 y y OrNo．
6 y σr σr σr σr Ne．
7 No．
8 No．
9 No．
10 No．
11 No．
12 （b）Truss AFig
．
18 Residual stresses ef cho τd sections （cutting choTdelementsl にあ る弦 材 断 面に は ほ と んど影響し ない と考え てよい
。
（2） 節 点 近 傍の 局 部 的な残 留 応 力度分布の一
般 性Fig．
18
（b
｝は，
Fig．
4 （b
）の解 放ひずみ か ら求め た トラスA
の弦 材 断 面の残 留 応 力度分布を示 す。 ひずみ を 計 測し た弦 材 断 面は，
すべ て節点か ら2D
の距 離にある。
図 か ら，
これら の断 面の残 留 応 力度分 布は，
すべ て が平 面 保 持の仮 定か ら逸 脱してい る が，
分 布 形 状は規則 的で あ るの が分か る。
4．
3 節で示 し た トラ ス節 点の場合と同 様に，
弦 材 断 面の ウェ ブに相当する部 分で は，
圧 縮 残留 応 力度が あ る。 こ れ は弦 材が圧 縮 軸 力 を受け る場 合，
弦 材の構 面外の曲げ剛 性が早 期に低 下す るこ と を意 昧し，
トラスの曲 げね じれ 座屈 荷 重に影 響を 及 ぼ す可 能 性が あ る。
4．
5 弦材の断面の残 留 応 力 度 分布のモ デル化弦 材 断 面の残留応 力 度 （管 軸 方 向残 留 応 力度の平 均 値 〉 の分 布 をモ デル 化す る場 合
，
残 留 軸 力と構 面外の残 留 曲 げモー
メ ン トが ほ ぼ 0と見なし て よい こ と，
お よ び管 厚 が薄い こ と を考慮す れ ば，Fig．
19 を参照 して，
次 式が 成り立つ 。N
−
far
・
R ・T ・
de −
o− ・
・
………・
・
……・
…
（3）M
・−far
・
R
・・
T・
・i
・・…一
………・
…・
…・
（・）Mx −
f
・・・
・ ・・
… S・……・
・
………・
…・
…
（・）毒
面箆mヒem 図96
挿→
窃
e 伽 取 ， ，［
Ul
Dこ こ で
，N
は軸力，
嶋 は構 面 外 曲 げモー
メ ン ト，
Mx は構 面内曲げモー
メ ン ト， σr は管 軸 方 向 残 留 応 力 度の 平 均 値，R ，
T
は鋼管の 中央 面の半 径お よび管 厚，
θ は 円 周の位置を表す座 標 を表す。
（3），
（4） 式を自動 的 に 満 足 す る よ うに，
σr の 円周 方 向の 分 布を次 式で近似 す る。 σ r＝
［
Ol’
COS θ十σ2’
COS 2θ’
t”
：…
…………t・
（6） こ こで，
σ 1，
σ、
は， 弦 材 断 面の残 留 応 力 度 分 布の余弦一
波お よ び二波の振幅を 表す。
（61 式を （5｝式に代入 す れば，
次式を得る。
Mx
’
＝
a、’
（rrRZt ）＝ σ、・
z
ゴ・
・
……・
・
…・
……・
・
…
（7） こ こ で，
Zx は弦 材の断 面 係 数であ る。
し たがっ て， （6） 式の第 1項は構面内の残 留 曲 げ応 力 度 を表す．
（6 ）式 の 第2項は Mx に は無 関 係で，
断 面の残 留 応 力 度分布の 平 面 保 持の状 態か らの 乱れ を表す。 （6） 式は，
σ 1と σ，が定ま れ が決 定さ れ る。
残 留 応 力 度の推 定 値は，
θが0°
，
90°
，
180e，270
°
の位置 で 分がっ て いる。
こ の場 合，
（6）式か ら次の関係が成り立つ。
σ。（θ＝
0°
）＝
σ夏＋σ2 σ。（θ＝
90°
）＝一
♂ σ．（θ；
180°
）；一
σ、＋σ2 σr（θ＝
270つ＝一
σz こ れ らの式か ら， σr の平 均 値を用いる意 味で 次 式 を 仮 定し た。
。
一
σK
θ＝ °り≠
＝
18ぴ）・
…・
…………・
…
（・）。
一
θ＝ 9°’
）茎
砺（θ＝
27°’
｝（・） （8 ）
，
（9 ）式 に 4．
4 節で示し た残 留 応 力 度の推 定 値を 代入 す れば，
σb σ2を次の よ うに決 定できる。 トラ スA
：σ 1；− 0．62t
／cm3 ， σz＝−
O．
35 t／cmz トラスB
：σ 1＝−
L46 t／cm2 ， σ2＝−
0．
75 t／cmz ト ラス節点か ら2D
の 距離の弦 材 断 面の残 留 応 力 度 分 布と （6｝式に よ る分 布モ デルの比較をFig．
20（a），（b
） に示す。
図 より，
（6）式で トラス節点以 外の 弦材断 面 の残 留 応 力度 分 布がモ デル化でき る と言え よ う。 節点か ら3D 以上の距 離の弦 材 断 面は，
σ，が ほ ぼ Ot／cm ！ にな る。
5．
円 形 鋼 管 ト ラス柱の曲げね じ れ座 屈 荷 重に及 ぼ す 節点 の 溶 接 残 留 応力の 影響σ
Model Hbde1 CP
．
Co皿
P Ten5．
Te卩
6．
〕
凵
1【1に
邑2 1ヒ’c国
o：
Te8Lr巳
5u ⊥t5σ
（t ノ 讐二
i
漁 ：？・f’
・・仲1
3 M TrussA
、
こ M．
t
2鹽
丶 、 T「
uss e’
丶、
一
一
一
Ng tesidual stress−・
一
σ2．
O tロ
図．
6 o （a 》 Truss A （b ） Truss 臼Fig
．
20 Resldual stress mDdel of Fig．
21 chord sections 0．
5 1T σ
一
rreLatienships 文 献8
）の トラス柱 試 験 体につ い て，
ト ラスに組み立 て られ る際に導入 さ れ た残 留 応 力が曲げ ね じ れ座 屈荷重 に及ぼ す影 響を調べ る。
5．
1 弦 材の構 面 外の曲げ剛性4
．
5節で示し た弦 材断面の残 留 応 力度分布モ デルと 短 柱 圧 縮 試 験によっ て得ら れ た 見 か けの応力度一
ひずみ度 関 係 を用い て，
断 面 全 体に一
様な漸増圧縮ひずみ を与え た状 態で の弦 材の構面 外の 曲 げ剛 性 を求め る。5．
2
節で は， こ れ を利 用し て，
接 線 係数 理論に基づ く トラスの座 屈 解 析 を行 う。’
弦 材の構 面 外 曲 げ剛 性の算 出は，
弦材断 面を円周方向 に区分 し たモ デ ルを用い，
扇 形の各 面 積 要 素は，
文 献8） の短 柱 圧 縮 試験によっ て得ら れ た応 力 度一
ひずみ度 関 係 を持つ ものと する。
以 下に手 順を示す。
1
） 4．
5節で得られ た断 面の残 留 応 力 度 分 布モ デル か ら，
初期ひずみ εr （鬲
σノE ） を 求め，
これ を断 面モ デ ルの各 面積 要 素に与え る。
2＞ 断面モ デル に断面 全 体で一
様な 圧縮ひず み を徐々 に 与え，
各段 階での軸 力N
と 構 面 外の曲 げ 剛 性 （E
∬＞tを 求め る。
3）N
と（EI
），か ら，弦 材 断 面の平 均 応 力 度 σ （≡
NIA ） と非 弾性域に お け る構面外 曲 げ剛 性の低 下 率 τ ［＝
（EI
），／ El ］の関 係を求め る。
Fig，
21は，
以上 か ら得られ た σ一
τ関 係 を表す。
図 よ り，
節点か ら2D
の距 離にある弦 材 断 面では，
3D 以一
ヒの距 離にあ る 弦材断面』
（σ，！
・
O t／cm2 ）に比 較して，
σ の増 加に対す る τ の低 下が早く， 弦 材の ウェ ブに相 当 す る部 分に分布す る圧 縮 残 留 応 力 度が弦 材の構 面 外 曲 げ 剛 性にか な り不利な 影響を 及 ぼ すの が分か る。
5．
2
残留応 力を考慮し た トラ ス の座 屈 荷 重 5．
1節で得ら れ た σ一
τ関 係 を使 用して，
弦 材 断 面の 残 留 応力度を考慮 し た鋼 管トラ ス の座 屈 解 析を行う。
（1） 解 析 方 法と解析モデル 解 析は，
座屈た わ み角法 公 式 を用い た接 線 係 数 理 論に 基づ く非 弾 性座屈 解析であ るSl。
弦 材と 腹材の接 合 部に は，
鋼 管 接 合 部が半剛節であ ることを考 慮し， 弾 性回転 ば ね を挿入 して いるs）。
非 弾 性 域で は，
5，
1節で得ら れ た σ一
τ 関 係を用い て，
弦 材の接 線 係 数E
，を平 均 圧 縮 応 力 度 σ （＝
IVIA ）に対 応し て τE と し た。
また，
せ ん断 係 数G
，に関し ても，
近 似 的に rG と し た。
解 析」
モ デ ル をFig，
22に示す。
試 験体は，
弦 材の格間 の細 長 比が 30の 4格 間ワー
レ ン形 円 形 鋼管 トラ ス であ り，
構 面 外に単
純 支 持さ れ，
軸 力と等 曲げモー
メン トを 比 例 的に受ける。
弦 材の σ一
τ 関係は，
節点か ら2D ま で の範 囲 は，
（6 ｝ 式の第 1項 と 第 2項 を考 慮した断 面 の残 留 応 力 度分布による もの，
そ れ以 外の範 囲は，
（6） 式の第 1項の み を考慮 し た 残 留 応 力度分布に よ る もの と し た。
一
106
一
PCt／Pcrs Pcr ／PCtS 一
一
1
？：
囀
：
IP
£ 88 λs・
t XB冨
120 λs冨
30 a＝
0，
−
0．
5，
−
1．
O i：Radtus nf gyratioロ
91。
0 0 1．
Or 皐．
O O 且．
O of chord tt a （a） Truss A （b） TrUBS 日Fig
・
22 Truss mQdel Fig．
23Pcr
／pcrゴ α relationships Fig．
240f circular tube trusses 2
．
o隔
、
、
、
、
2．
oo 、、
魑
魎
、
、
、
o、
ノ Teεし、
《F、
A肥 1y8i8 （σr珂
o） An81ys18 、、
、 、、
、
、 、、
、
Lo「
．
−．
．
．
．
一
．
．
」
h．
．
．
．
．
L−＿
．
凵
1．
0、
Pcr ： Buck11 寵9 乳。8d of しru55Pcr8 ： Buck匸1n8 匙08d of5io8 ユecho【d
o o こ こで
，
（6
）式の各 係 数は， 次の と お り と し た。
トラスA
：σi＝−
O．
62t／cm2，
a：＝−
0，
80 t／cm2 ト ラスB
：σ、；−
1．
46t ／cm2 ， σ、・＝−
O．
75 t／cm2 トラ スA
の場 合の係 数 σt は， 節点と節 点か ら2D だけ 離れ た位置の弦 材の残 留 応 力度 分布の平 均 値 を用い た。
腹 材が 大 き な トラ スB の場合は，
弦 材に トラス節点か ら 1D 以 上の材 長に わ たっ て腹材が接 合して い る。
こ の範 囲で は，
弦 材の見かけの剛 性が か な り大き く な っ ている の で，
こ こ で は簡 単に al を節 点か ら 2D の距 離に あ る 弦材断 面の残 留 応 力度に よ るもの とした。 （2
） 解 析 結 果Fig．
23 （a） ， （b
）に解析結果と実 験 値 s） を示す。
図 中，
Pcr
は トラス の曲 げ ねじ れ座 屈荷重，
P
，r．は弦 材単体の 曲 げ座 屈 荷 重 を表す。
実線は弦材断 面の残 留 応 力度を考 慮し た解 析 値，
破 線は無視し た解 析 値S ）を 表す が， ト ラ ス の溶接組 立に よる弦 材 断面の残 留 応 力 度に よっ て，
ト ラス の曲げ ね じ れ座 屈 荷 重が トラ スA で 6％程 度，
ト ラ スB
で 8％程 度 低 下す るのが分か る。 また， 残留 応 力度を考慮し た解 析 値の方が丸 印の実 験 値S ）に近い。
6．
角形 鋼 管 トラ ス の残 留応 力と曲げね じ れ 座屈 荷 重こ こで は， 弦 材が角形鋼管の トラス
C
の弦材断面の残 留 応力 度 を推 定 し， ト ラス の溶 接 組 立に伴う残留応力の 曲げ ね じ れ座 屈 荷 重に及 ぼ す影 響を考 察する。
6．
1
トラ ス節 点で の弦 材の 断 面の残 留 応 力度Fig．
24
に，
Fig．
10
（b
）とFig．
12の解 放ひずみの合計に よ る トラス節 点の弦 材 断面の管 軸 方 向 残 留 応 力 度の 平 均 値を示す
。
図よ り， 円形 鋼 管の場 合 と同 様に， 弦 材 の フラン ジ は引 張，
ウェ ブは 圧縮の残 留 応 力 度分布に なっ て お り，
その値が大きい の が分か る。
6
，
2 弦 材の残 留 曲げモー
メン トおよ び残 留軸 力Fig．
25（a）は，
腹 材の みを切断し た場 合のFig．
10（a） の解 放ひずみ に よ る弦 材 断 面の残留応 力度分 布 を示す。
こ の分布か ら 得 ら れ た弦 材の構面内の残 留 曲 げモー
メ ン トは，
最 大で降伏曲げモー
メ ン ト （35．
7t・
cm ＞の約 10 ％ で あっ た。 これ は，
寸 法が ほ ぼ等 しい 円形 鋼 管 トラ スA
の場合の 26 ％ に比 較して半 分 以 下の値で あ る。
ま COtUp・
Sea囗
一
丶 Te“
3．
c°叩一
1t／cロ
2轄
s ゐ噺
冊
諞
十
一
粋
罫
ー
D Residual stresses ofachord section at
joint
of Truss C＿
o魑
ヒe「 6u「f己ce y・
・
…
Inner eUTtece…
．
＼’
一
『
一
A鴨開
騒巳
s已a皿，
・
’
，
・
へ．
ぐ鹽
”
1’
・
ロ
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，．
層
・
・卿・
弼
s
＞
〉
て
．
・
・
ぐ
F
’・ ・7
・
diFig
．
26 Residual stressesof a reactangular chord section
闘o
・
1 闘o．
2 No．
3 闢o．
4（8 ⊃ Cut匸in8 Ueb meロbers
f・
皸
一
y y y 2 0 σr σr σr No・
l No．
2 No，
3 No，
4 〔b， C巳tヒtn隅 chord elemen 亡9Fig
．
25 Residual stresses Qf chord sections of TTuss C一
τ0 仁“1【
巳
8藍dUfi1 8tro8set■
」
一
齟
，
Re8tdcal 8tro86e6 0f s臼a皿一
F「
y置
．
馬
．
’、
丶
【ubel6 肥Lfy亀
Go助
P To驫
8．
〜Co仰．
呷
丁艦 n届
．
x x、
．
一
L回
L、
「
＿
刷
’H
〆一
1t ’に
ロ
2 3e昌
ロ
R ！Cm1 （a）Rectangtt1且
r ロ山e Fig．
27 風b ） Circular tubeTota且and tube
厂
s self residua 【stresses Qf chords た， 残留軸力と構 面 外の残留 曲げモー
メン トは ほ と ん ど な か っ た。
6
．
3 節点間の弦 材 断 面の残 留 応 力 度 分 布Fig．25
（b
）は，
Fig．10
（b
｝の解 放ひずみ によ る弦 材 断面の残留 応 力 度 分布を示す。 図に示すとお り， 節点 以 外の弦材断 面に は，
わずか に そ り が生 じるよ う な残 留 応 力 が ある が，
節 点の局 部 的な残 留 応力度に よる平 面保 持か らの乱れ は，
Fig．
18 （a），
（b
）の 円 形 鋼管 ト ラス の場合に比較 して小 さい。
Fig．
26
に，
Fig．
11の解 放ひずみ から得ら れ た角 形 鋼 管 自体が持つ 管 軸 方 向残 留 応 力 度 を 示す。
図 よ り，
鋼 管 の外面お よ び内 面の管 軸 方 向 残留応力 度は，
断 面の位 置 によっ て大き く変化 し，一
部は，
短柱 圧 縮 試 験か ら得 ら れ た降 伏 応 力度 （4」5t／cmZ ）に ほ ぼ達し てい る。 管 軸 方 向 残 留 応 力 度の平 均 値 も ， 断面の位 置に よっ て大き く 変 化し て お り，Fig．
14に示し た円 形鋼管の場 合と は大 き な差異 が あ る。
Fig．
27 〔a）に，
鋼 管 自 体が持つ 断 面の残 留 応 力度分 布 と，
鋼管を トラスから切り出す際か ら の全 解放ひずみ か ら得られ た 断 面の 残 留 応 力 度分布を示す 。 残 留 応 力 度 を推 定し た断面は， 節 点か ら2D の距離に あ る。 比 較の た めに円 形 鋼 管の場 合の結果をFig，
27 （b
）に示す。
角 形鋼 管の場 合は，
鋼 管 自体が持つ 断 面の残 留応力 度が大 き い の で， トラスの溶 接 組 立に伴う弦 材 断 面の残 留応力 度の変 化は， 相対 的に小さ い。一
方，
円 形 鋼 管の場 合は，
Pc【1Pcr8 τ e8
、
’・
6惜：
墻
：
譏五
： o−
t．
0 0 1．
O aFig
．
28 Pcr／P，
rs一
αrelatienship of Truss C鋼管自体の断 面の残 留 応 力 度がほと ん ど ない た め
，
溶 接 組 立に よる残 留 応 力 度の変 化が相 対的に大きい。 6．
4 角 形 鋼 管 トラ ス柱の 曲げ ね じ れ座 屈荷重に及ぼ す節点の溶 接 残 留 応 力の影 響に関す る考 察 6．
1節〜
6．
3節の結 果は，
次の よ うに要 約で き る。
1＞ 角 形 鋼 管 トラ ス の弦材 鋼管 自体が持つ 断面の残 留 応 力 度は大きい。一
方，
円形 鋼 管 トラス の場 合は，
鋼 管自 体の断 面の残 留 応 力 度が小さい。 2｝ 角形鋼 管 トラ ス の弦 材の構 面 内の残 留 曲げモー
メ ン ト は， 寸 法が ほ ぼ同…・
の 円 形 鋼 管 トラ ス A の場 合に比 較して，
半 分 以 下の値である。3
） 円 形鋼 管 トラス の場 含に比 転し て，
角 形 鋼 管 トラ ス の節点での溶接による局 部 的な残 留 応 力は，
節 点 近 傍の 弦 材 断 面の残 留 応 力 度 分 布にあ まり影 響し ない。Fig．
28は， 角 形 鋼 管 トラ ス c の曲げ ねじれ 座屈 実 験91 の実験 値 と 解 析 値 を示 す。
解 析モ デル はFig、
22に示す と お り であり，
解 析 方 法は5節と同 様だ が，
トラス の溶 接 組 立に伴う残 留 応 力は考 慮されて いない。
しか し，
図 に示す よ う に， 実 験 値 と解 析 値は ほ ぽ一
致して い る 。 な お，
解析では，
非弾性 域で の弦 材の構 面 外 曲 げ 剛 性 （EI ）， を 短柱圧 縮 試 験結果に よる剛 性 低 下 率 r を用い て ：EI と し た が，
これ は断 面の残 留 応 力 度がOt／cm2 で，
材 料 が等質であ ることが 適 用の前 提なの で，
円 形 鋼 管の場 合 と は異なっ て， 鋼 管 自体が複 雑な残 留 応 力を持つ 角 形 鋼 管へ の適 用は 理論 的な整 合性に欠ける。 し か し，
文 献9） で は中心圧 縮 試 験の座 屈 耐 力の実 験 値と 上述の方 法を適 用し た 解析 値がほぼ よい一
致を示し た ことか ら，
解 析 結 果に大き な誤 差は ない ものと 考え ら れ る、 以 上か ら， 弦 材が角 形 鋼 管の トラ スC
は，
円 形 鋼 管 ト ラ スA と比 較 し て，
トラス の溶 接 組立に よっ て導人さ れ る弦材の残 留 応 力が小さい一
方，
弦 材 自体が持つ 残 留 応 力 度が大きいので， 溶 接 組 立に伴 う残 留 応 力が相 対 的に 小 さ くな り，
トラ ス の曲げね じ れ座屈荷重には あ まり影 響し な いと考え られ る。7．
結 論 4格間の ワー
レ ン形 鋼 管 トラ ス 3体の残 留応 力 を調べ た結 果，
次の結 論が得られた。
（1） 円形 鋼管ト ラス の弦 材 断 面に鋼 管の製造 過程で導 人 され た管 軸 方 向残 留 応 力 度の管 厚 方 向に対す る平均値一
108
一
は， 円 周上の断 面の 各 部で ほ ぼ一
様に Ot／cmX であっ た。
（2） 溶 接 組 立によっ て導入 さ れ たF
コ亅形 鋼 管 トラスの弦 材の構面
内の残留 曲げモー
メ ン トは，
腹 材が小さい トラ スA
で弦材の 降 伏 曲 げモー
メ ン トの 26％，
腹 材が大き い トラスB
で 43 ％で あっ た。一
方， 残 留 軸力 と 構 面外 の残 留曲げモー
メン トは，
ほと ん ど なかっ た。 （3） 円 形 鋼 管 トラス の トラス節 点で の弦 材 断 面で は，
腹 材の溶 接に よっ て局 部的な残 留 応 力が あり，
これ が少 な くとも 節 点か ら2D
（D
は弦 材 鋼 管の外 径 ）の距 離に ある弦 材 断 面まで影 響 す る。
その残 留 応 力 度 分布は弦材 断 面の ウェ ブに相当する位置で圧 縮になっ て いるの で，
圧 縮 弦 材の構 面外曲げ剛 性 が 非 弾 性 域で早 期に低 下す る。 （4） 溶 接 組 立に よっ て導入 され た弦 材 断 面の残 留応 力 度 を考 慮し た円形鋼 管ト ラス の曲 げね じれ座 屈 荷 重の解 析 値は， これ を無 視し た 解 析値に対し て，
トラ スA で 6 ％ 程 度，・
トラ スB
で8
％程度低い 結果 を与え た。 実 験 値は こ の解 析 値に近い。
（5） 角 形 鋼 管 トラ スの 弦材自体が持つ 管 軸 方 向 残 留 応 力 度の管 厚 方 向に対す る平 均値は， 断 面の各 位 置に よっ て大き く変 化 して いる。
（6 ） 角 形 鋼 管 トラス の 弦材の残 留 曲 げモー
メ ン トお よ び 残 留 軸 力は，
円 形 鋼 管 トラス と同様な傾 向を示 し た が，
弦 材の構 面 内の残 留曲げモー
メン トは，
弦 材の降 伏曲げ モー
メ ン トの 10 ％ 程 度で， 寸 法が ほ ぼ同一
の 円形鋼管 トラ ス の場 合に比較し て， 半 分 以 下の値で あっ た。
（7） 円 形鋼管 トラス の場 合に比 較 して，
角 形 鋼 管 トラ ス の節点で の溶 接によ る局部的な残 留 応 力は，
節点近傍 の弦 材 断 面の残 留 応 力 度 分布にあ ま り影 響し な い。 （8） 角 形 鋼 管トラスの溶接 組 立に よ る残 留 応 力は，
円 形 鋼 管 トラ ス に比 較して小さい一
方，
弦 材 自体がそ の製 造 過 程で導 入している残 留 応 力 度が大き い の で，
溶接 組 立に伴 う残 留 応 力が相対的に小さく な り，
曲げ ね じ れ座 屈 荷 重に はあ まり影響 し ない と考え られ る。
謝 辞本 研 究に使 用 し た ト ラス試 験 体は
，
昭 和 57年 度科学 研 究 費・
奨励研究A
「鋼 管 トラ ス柱の構 面 外 座 屈荷重に 関 する実 験 的 研究」，
昭和 58年 度 科 学 研 究 費・
奨励 研究A
「角 形 鋼 管 トラ ス柱の構 面外座 屈荷重に関す る実 験 的 研 究」によっ た。
実 験に 際 し，
久 島 昭久 技 官，
有 働 文 久 技 官の協 力を得た。
こ こに， 深甚な る感 謝の意を表 しま す。
参 考 文 献 1〕若林 實，
野中泰二郎， 西 川一
正：電縫鋼 管の座 屈に関 す る 研 験 的 研 究，
京 都 大 学 防 災 研 究 所 年 報 第 12号 A，
PP、
1−
24，
1969．
3．
2｝ 加 藤 勉，
青 木 博 文 ：電 気 抵 抗 溶 接 鋼 管のひずみ履 歴と 残 留 応 力，
日本建築 学会論文報 告 集，
第230号，
pp．
43
〜
51，
1975．
4，
3｝ 五 十 嵐 定 義，
辻岡静雄，
矢島 悟 ；冷 間 成 形 角 形 鋼 管の 軸 引張・
圧 縮 挙 動に関する実験 的研 究，
日本 建 築 学 会 大 会 学 術 講 演 梗概 集， pp．
1361−
1362，
1983．
9．
4｝ 加 藤 勉，
青 木 博 文，
黒 澤 隆 志 ：冷 間 成形角形鋼 管の塑 性ひずみ履歴 と残 留 応 力，
日本 建築 学 会 構 造 系 論 文 報告 集，
第385号，
pp．
39〜
48，
1988，
3．
5） 川 島 義 克，
西 村 誠 ：角 鋼 管 柱の座屈耐 力に関す る研 究 （溶接お よ び冷 間 成 形の影 響 ），
日本 建築 学 会 大 会学術講 演 梗 概 集，
pp、
1007〜
1008，
1973．
10．
6｝ 森 脇 良一，
榊 原 秀 雄，
山 形 雪 雄，
中田 研 吉 ：角 鋼 管 柱の 座 屈耐力に関す る研究 （中心圧 縮の場 合 ），
日本 建 築学会 ） 7 ） 8 ｝ 9 大 会 学 術 講 演 梗 概集，
pp．
1011〜
1012， 1973．
10．
D
．
C．
Johnston
：Collapse of Welded Tubular Trusses，
Technical
Report
。
No．
CUED ／C．
Strust／TR，
72，
Depart−
me 皿t ofEngineering
，
University ofCambrldge
．
1978，
松 井 干 秋
，
森野 捷 輔，
河 野 昭 彦 ：円 形鋼 管 トラ ス柱の曲 げ ね じ れ座 屈に関す る実 験 的 研 究，
日本 建築学会構 造 系 論 文報告 集，
第363号，
pp．
12〜
21．
1986．
5．
松 井 干秋，
森 野 捷 輔，
河 野昭彦：弦材に角 形 鋼 管 を 用い た トラス柱の曲 げね じ れ座屈に関す る実験 的 研究，
日本 建 築学 会 構 造 系 論 文 報 告集，
第369号，
pp．
23−
30，
1986．
11．
SYNOP
量S
UDC ：624．
014．
2 ：691。
714：62−
462INFLUENCE
OF
RESIDUAL
STRESSES
BY
WELDING
ON
LATERAL
・
TORSIONAL
BUCKLING
OF
TUBULAR
TRUSS
BEAM −
COLUMNS
by AK［HIKO KAWANO
，
Lecturer of Kyushu Univ．
andCHIAKI MATSU1
，
Professor of Kyushu Univ．
，
D．
Eng．
，
Members ef A．
1．
J，
Residual
stresses of tubular trussbeam−
columns which are introducedby
assembling a trussby
welding are estimated．
Furthermore， the influence of the residual stresses on lateral−
torsionalbuckhng
of the trussesis
inves．
tigated
．
The
residual stresses of the truss specimens are estimatedby
the cutting method．
As
a result，
the chord mem−
bers
have
large residualin・
plane
bending
moments，
but
they have neither residual axialloads
nQr resid 皿al ou 卜of−
plane
bending
moments．
In
addition， chord sections around the truss
joints
have
local
residual stressesby
weld−
ing・In
the case of circular tubular trusses，
out・
of・
Planebending
stiffnesses of the chords are reduced early under ax 童al compreSsion，
because
the residual stresses of web walls of the chord sections are compression．
The
analy，
口callateral
，
torsional bucklingloads
of circular tubular trussbeam−
columns show t』edecrease
of 60 【8％．
Onthe other
