1 第４回岐阜建築鉄骨技術交流会（かんたん構造講義）第3部その2 柱崩壊と梁崩壊 (塑性設計の話) 塑性設計の注意点吉田設計吉田久二男 2 塑性設計は、昭和5６年建築基準法改正から登場した考え方です。塑性設計の長所を生かすには、弾性設計にはない注意が必要となりました。それは、一言でいえば、十分に伸びるまで切れないということです 3 ビニール片を使った実験実験 1 ビニールを両側からゆっくり引っ張ってみます。大きく伸びてから切れました。 4 実験２内部に欠陥がある場合。伸びたのが欠陥の付近だけであるため、全体としてあまり伸びません。 5 実験３内部に丸穴がある場合。欠陥ある場合よりは、全体的に伸びました 6 実験４直角の段差がある場合。伸びたのは、段差の付近だけです。 7 実験５段差を丸めた場合。細い部分が全体的に延びました 8 • 実験１：伸びること（塑性変形）により力を吸収する • 実験２：欠陥により伸び能力が低下溶接欠陥としたら… • 実験３：丸穴により伸び能力が低下スリーブ穴としたら… 塑性域にはスリーブ穴は設けない • 実験４、５：段差による伸び能力の低下ハンチ等段差を設ける場合 …要注意 9 10 柱崩壊梁崩壊柱梁耐力の比較接続する柱及び梁部材の耐力比による部材の耐力全塑性モーメント：ＭｐＭｐ＝Ｚｐ×ＦＺｐ：部材断面の塑性断面係数Ｆ：材料強度 11 崩壊個所の実験厚紙を使った崩壊個所の実験 12 梁Mp ＞柱Mp の場合 13 梁Mp ＜柱Mp の場合ラーメン構造の代表的な崩壊型 14 柱崩壊すると地震被害例Ｈ型柱の強軸曲げで崩壊 15 柱が大きく曲がっていますがこれは柱曲げ崩壊でなく２階の柱継ぎ手が破断し、それに引きずられて１階柱頭が大変形したもの 16 ボックス柱が隅肉溶接であったために破断して２階が落下 17 18 冷間成形角形鋼管設計法ルート１：地震時柱応力を割増すルート２：柱の耐力を梁の耐力より十分大ものとするルート３：全体崩壊メカニズム（梁崩壊）か局部崩壊メカニズム（柱崩壊）かを判定し、局部崩壊メカニズムの場合いには十分な骨組の耐力を確保する 19 建物全体の変位 20 デザイン、変形、柱梁のバランス等種々の要素を考慮して、構造設計をしている仮定荷重の変更 → 建物重量が変わる →最初から計算を見直す部材断面の変更 → 部材剛性が変わる → 応力状態が変わる → 応力計算から見直す ↓ 一部の変更が、全体に影響する場合がある 21 大地震に対して、少々の損傷はあっても倒壊を防止し人命を守る塑性変形によるエネルギー吸収の大きい建物では、耐力が小さくても耐震性能が確保できる耐震上倒壊を防止するためには柱や柱脚等鉛直荷重を支持している構造部位の耐力と変形能力を高めておくことが重要である 22 参考文献 (財)日本建築センター / 冷間成型角型鋼管設計・施工マニュアル日本建築学会編 / 阪神・淡路大震災調査報告建築編3 / 丸善建築知識スーパームック / 阪神大震災に学ぶ地震に強い建築の設計ポイント / エクスナレッジ 1999/11出版 23 24 25 26 27