Architectural Arohiteotural Institute エnstitute of of Japan Japan 2065 半 成 23 年 度 日本 建築 学 会 近 畿 支 部 研 究 発 表 会 塑 性 歪 履 歴 を受 け る 鋼 構 造 柱 梁 溶 接 接 合 部 の 変 形 能 力 そ の 7 エ ン ドタ ブ形式 お よ び溶接条件 が変形能 力に 及 ぼす影響 正 会 員 ○ 津 嘉 口 敬 章 ・ 2 ．構 造 一IO．鉄 骨髄 1司 姙 啓 郎 柱 梁接 合部 塑性 変 形 能力 載 荷 実験 エ 1．は 1） 同 田 中 剛 2 ） 3） 同 よ り梁 ウ ブ の 曲 げ 耐 力 を 変 化 さ せ シ リー ズ ）を 報 告 本研 究 は ， 載 荷振 幅 お よ び 接合 部 の 破壊 に 大 き く影 リ ーズ お よ び NSW ェ 破断 に よ っ て 定 す る 変 形 能 力 と の 関 係 を 実大 実 験 に よ り調 べ は ，接 合 部 フ ラ ン ジ の 決 ． 一の 形 状 で ，延 性 同 本報 で は ，エ 因 子 として 行 る。 い た 定振 幅繰 返 し載 荷 実験 に つ っ 報 1聴 用 報 い て い 2に示 す 2．実 験計 画 2．1 試 験 体 実 験 因 子 は ，エ り ， 子 と対応 し て を 通 し ダイ ア フ ラ ム 形 式 で 溶接 接 合 した T 字形 架構 試 用 ， 載荷振幅 ドタ ブ ン エ −1． 2CNSW 1・ 20P2 −2． GCNSW ・ 00P3 −3． OCNSW4 ・ oep4 ． OC ・ 00PL NSW ・ 2， 0DNSW4 2 ・ 00P OD … ヰ・ DOP2 ， −． NSW 2 、 OE I ・ DOP4 NSW4 、 OE ・ o 〔 積 層 力法 パ ス る 。な お ，前報 T）の 間温 度 位 置 NSW 4 層4 形固 形 4層 5 パ パ 250 ℃ ス 鋼製 4 層4 パ ダイ ア フ ラ ム ： 1 1 ii 1 厂 〆 通 しダイア フ 〆 ウ 1 L −22（・M ・P・A ） ， ・ ・ ラム 一 RH − 500 梁 ； 20DXIOXI6 酬1［ × SN49DB （ l … III − 柱 ： コ L 補剛 ー 350x3 350x350x22 ス チ フ BCR295 〔 ． 一 ． 一 ） ． E シ リ ーズ ーズ E 1 溶接金 属 黶列 （ a ｝C 溶接 金 属 匝 旨D 22 C D シ シ シ お よ び E が実 験 因 ， リーズ は ， 固形 ドタ ブ を ン エ リ ｝ ーズ ） vEo ； リ 1 と して 連 続 溶 接 した 試 験 体 で あ A お よ び B シ リー ズ で は ，積 層 を 2 鋼 材 の 機 械 的 性 質 σ y 鋼種 EL 「u σ N ’mmZ ）． （ 1 N 〆mmZ （ YGW 王1 … 一一． 一一 ． 一 一 1412 ． ．一 YGWIl 0℃ で 54029 I I41953429 の ン ヤ ル ピ ー吸 収 YRi ％） （ ％〉 ） （ 154743 ニ £ブ 鋼管 ウ 400 ℃ ス 22 ）を 使 用 し ，接 合 部 SN490B352 SN490B392 … 55442 137847148 BCR295 SN490B37653041 SN490B38053651271 SM490A35652535 梁フラン ジ 梁 ウェ ブ 柱 鋼 管フ ラ ン ジ … ・。。℃ ス × 梁 フ ラ ン ジ 完 全 溶 込 み 溶 接 の 積 層 を 図 2（ a） に示 い て 表 パ ス 350 × ール ド タ ブ形 式 お よ び 溶 接 条 件 で あ ン る 。C い 試 験 体 一覧 1 。本 試 験 体 シ リーズ と 。 す ように 4層 4 接合 部 フ ラ ン ジ の 板厚 を変 え る こ と に 表 試 験体 す 。筆 者 ら は NSW 板厚 が 小 さ い 試 験 体 名称 の 末尾 の 記 号 試験 体 は ，図 1 に 示 す よ う に 角 形 鋼 管 柱 と H 形 鋼 梁 前報 D に お い て した た も の と 同 一鋼 材 で あ る 。鋼 材 の 機 械 的 性 質 を表 。 験 体 で あ る。試 験 体 の シ て 箱 形 断面 を使 用 して い る 。 な お ， 構 成部材 は全 て 前 告す る ．・ 覧 を表 1 に 示 NSS 実験 （ 1 に 示 す よ う に ，PL −22 と PL −9 に よ る 溶接 組 立 に は図 ドタ ブ 形 式 お よ び 溶接 施 工 条 件 を ン た あ る 。す な わ ち ，柱 部 分 に は 冷 問 ロ 350 成 形 角形 鋼 管 （ロ ー 亀 裂 の 進展 状 況 に 基づ く変 形能 力 の 評価法 を 確 立 す る こ とを 日 的 と して ’） ドタ ブ 溶 接 条 件 ン じめ に 響 を与 え る と考え られ る 因 子 と梁端の 遼 一 旧 ネル エ ． 364101 ． 4 … 71 ， 580 ． 471 、 768 ． 676 、 77 ギー 1vE ゆ J一 （ ） 一 ． 一 一 一 一 一 i 呂1 日 45 麕コ b） D 〔 シ リ ーズ 図 2 積 層 方 法 ナー ） 礁 鼻 ・B −9 ’’ g 5 Lb 1−vL’ ユ ” ・ 19 ・ ・ … 上 フ ラ ン ジ 図 1 試験体図 （ 単位 ：1 ） 図 3 溶 接 部 詳 細 図 4 載 荷 装 置 Deformation Capacity Evaluation of Welded Beam to Column Connectin Subjected to Repeated P 旦 astic Strain ： （ Part7 hlfluenceof End Tab Type and Welding Condition） TAIVAK4 踟 ｝・ 0 醐 ，5 疋 ∬ TA κ ”C 廨 0 and UETA Ryo TSUdeDA Takaαki． θ 麗 257 一 NNII-Electronic 工 工 Eleotronio Library Service Library Architectural Arohiteotural Institute エnstitute of of Japan Japan b ）に 示 す よ うに 4 層 5 パ 図2 （ 250℃ ドタ ブ を用 E る。 シ 問温 度 2 （ a ＞に 示 す 接 ワイヤは に， 梁端が全 塑性 モ ン 日で 生 じ ス ， き さ は ，C ス と し て 連 続 溶 接 した 試 2種 類 と し YGWH 見 られ な い に よ 25kJ！cm ， なお 。 で あっ た。 用 ， い た ， トに 達 す る と き の 梁 の 回 転 ， リ ーズ に る 塑 性 率 μで 表 す 。 そ の 大 0 ，4 ． 0の 4 12 ，2 ． 0，3 ． ー つ い て は 2． 0 ，4 ． 0の D お よび E シ リ ズ に ・ ・ それ ぞれ 定振 幅 の 正 負 交 番繰 返 し載 荷 シ い て は っ ， した。 に 梁端 モ ーメ ン ト と 梁 部材 回 転 角 の 関 係 を 示 す 。荷 重 が 最 大 耐 力 の 90 ％ を 下 回 っ た 時 点 ま た は 溶 ， 接 部 が 最 終破 断 し た 時 点 を 終 局 と定 義 す 間 温 度 に よ る差 は パ ス 載荷振幅 は 表 1 に 示 す よ う り明 瞭 な 破 断 が 生 じ る ま で 載 荷 図 5 溶 で あ る 。本 実験 の 梁 フ ラ ン ジ は 。 3．実 験結 果 3．1 復 元 力 特 性 と 破 壊状 況 そ の 値 は 400 ℃ 程 度 で あ っ 〜 37kJ！cm 示す ーメ ン 角 の 弾 性成 分 Opを 基 準 と す 種 類 とし 板 厚 16mm と比 較 的 薄 い た め 表 3に 最 る。 。 溶接部 詳細 は 前 報 1） と 同 様 に 図 プ形 式 と し た 。ま た ッ は， 鋼製エ に 管 理 した 試 験 体 で あ 溶接 金 属 の 機 械 的 性 質 を 表 2 に 示 す ラ 載荷装置 を図4 に る 。な お ， 連 続溶 接 し た 場 合 の パ ス 問 温 度 の 入 熱 量 の 最大 値 は 。 シ 載荷方法 ドタブ を用 い て 積層を 図 ン うに 4 層 4 パ よ 最大 値 は 3 パ た 250 ℃ を リ ーズ は ，鋼 製 エ 験体 で あ リ ーズ h）に 示 す よ うに 4 層 5 パ て積層 を図 2 （ い と してパ ス ス 。D い る 2．2 間 温度 を り，こ れ らの 試験 体 に 管理 し て 溶 接 を 行 っ て お 比 較 を 目的 と し て との ス と して パ ス ，鋼 製 エ 3 に示す ノ ン ス カ 鋤 ド タ ブ は 切 除せ ず ン に 残 した 。 表 bMm 3 訓 b晦 正 載荷 試 験体 NSW a） （ 実験 結 果 一覧 bMm サ イ ク ル 数 鵡 負 載荷 NI 1 」 ησ 赫 ． じ ηF127 −L2C 0． 980 ． 96187 ： 200116 1． 171 1． 1847 47118 墨18 NSW −2 ． OC ． ， 30 ユ． 30 i14 L4 7777 NSW −3 ρ C ． 38 1． 381gIg7575 NSW −4． OC1 一 一」 ． ． L20 1． 19 56 … 60149156 NSW −2 ． OD 直． 40 1． 40 113 鼠13 NSW −4、 OD 」 13113 ． ， 191 ． 1826 71 NSW −2 ． OE1 27 170 −． ．27 ． 4 271 361 394 NSW −4， 0E1 ． 1 ．． 、蕁 ＝ ・ … 麺； 最 終破 断 c） NSW −4 ． OE （ 図6 4・ ． ． L ユヱ． 破壊状況 畝 莇 blVCIbハ L51 三 3（ ＋） ＋） 4 （ ！ 峰 ＋） ＋） 13〔 12（ 嘶 2・ 鯲 153tnnl 1 臨 準 駅 b）NSW −2 ． OD （ NSW 1 諺 ． 鷽一 −2 ， 0C 性 累 積 塑． 変形 倍率 日x ・ 一 4． 0 一 一 4 0 4 ． 0 一 ． −1． 18 a） NSW （ 畝 −1． 2C 一 呈． 5 −2 ． OC b）NSW （ bM ／bMp 1 5 躅 ．． 1、 20 c） NSW −3， 0C （ bM 脳 ρ 19 1・ 1 ． 1． 4 1 ／ン 0、 5 〆 ！ 必ノ、 0 −2 ， 0 0 4． 0 4． 0 −4 ． − 0 ． b θん砺 5 ／ bθfbep 一 − L19 15 e） （ − ． NSW −2 ． OD 一 1． 40 。 −『 −． ． ． ． ： 1： 夕 OD （ DNSW −4 ． 毒「 d） NSW （ bM ／bMp ． ． 1． 5 ． ． 壕 廴、 2・5 ／ yo −1・ 18 ． 151 NSW −2 ． OE （ g） 獗 −4 ． 0 −2 ． 0 0 −4 ． OC ＿ 5 1、 39 三1： h）NSW 〔 ノ −4． OE 図 5 復 元力 特 性 258 一 NNII-Electronic 工 工 Eleotronio Library Service Library Architectural Arohiteotural Institute エnstitute of of Japan Japan サ イクル 数 終破断 まで NF 終 局 まで の 累積 塑 性 変形 倍 率 ， ーズ の 変 形 性 能 が 全 シ Nu ，最 終 破 断 ま で の 大 耐 力 ，終 局 ま で の サ イ ク ル 数 ηu 一 一方 最 ， 変 形倍 率 η と は 累 積 塑 性 回 転 角 を epで 除 し た値 で あ ， る。 載荷振幅の 大 き い 範囲で 亀裂 の 進展が 顕 著に は， 鋼製 ， エ ドタブ で 最 終 層 を ン リ ーズ の 変形 性 能 が 全 シ シ リー ズ の 変形 性 能 の 差 累積 塑 性 変 形 倍 率 ηF を 示 す 。 累積 塑性 の ラ ン ジ 板厚 方 向へ ス の フ な っ て か ら最 終 破 断 に 至 る まで の サ イ ク ル 数 は 少 な られ る。文 献 2 ） は く， 亀 裂進 展 に伴 板 厚方 向へ う耐 力 低 下 が 顕 著 に な で， Nu とNF は 一致 す 断 とな っ た の る前 に 最 終破 る 結果 となっ て い する 破 壊 状 況 の 例 を図 き溶 接始 終 端 の 梁 フ ラ ン を除 破壊 に至 ， 裂が た っ 。 3．3 フ ラ ン ジ幅方 向に 進展 す る以前 に 脆 性 亀裂 に 転 化 ，溶 接金 属側 3 ．2 変 形 性 能 性率 pの 関係 を リ ーズ の 結 果 ltで 示 す 。同 図 に は ，前報 固形 エ A B リ ーズ ， シ A， B 鋼製 エ とC い 溶接 条件 を 変化 て は 見 られ な させ た い い て 沿 に パ ス と い て は ， 溶接部 ラ ン ジ 溶接 始 終 端 に て 進 展 した 。 図 8 に 最 終 破 断 に 結 び っ い た 主 っ は サ イ ク ル 数 を Nu 横軸 。 る第 2 段 階 亀 裂 が ．気 ， 3つ の に 図 9 に 示 す 。同 図 に 示 ，前 報 1｝ と に 進 展 して 破 断 に 分 け る こ とが で き る 数 を Ng 第 3 段階 。 と し， Ng と Nu の 関 係 を され る よ と Nu は ほ ぼ 一 うに Ng 致 し，亀 裂 の 進 展 か ら見 た 溶 接 部 の 破 壊 限界 Ng と接 合部 最終層 を 2 ドタ ブ の 最 終 層 の 亀裂 の 進 展状況 に 入 る とき の サ イ クル これ 。 ン 試験 等 に よ り今 後 検 討 す る 予 定 で あ る。 ロ 至 る第 3 段 階 ーズ に 差 シ リ ド タ ブを 用 ン ク り進 展 す た た め と 考 え ら れ る。 っ る。 鋼製 エ い ， は， 梁 フ ラ ン ジ 厚 が 比 較 的 薄 く溶 接 金 属 の 強 度 に 差 が 生 じな か 指摘 し て 同 様 に 亀 裂 が 発 生 しな い 第 1段 階 亀 裂 が ゆ っ く も併せ て 示 す。 ドタ ブ を用 ン 1）の ジ ドタ ブ ン ， で 除 した 値 で あ る 。同 図 よ り亀 裂 の 進 展 は b ）に 累 積 塑 性 変 形 倍 率 ηu と μ 図7（ ， の 関係 を 両対数軸 シ 部 サ イ ク ル 数 Nu と 載荷 振 幅 の 塑 の ，最 終 パ と して ，有 限 要 素数 値 解 析 よ りフ ラ ン 要 な 亀裂 の 進 展 状 況 を 示 す a ）に 終 局 ま で 図7 （ 。両 生 じ た 亀裂 は サ イ ク ル 数 を 重 ね る と と も に 徐 々 に 溶接 が破壊 した 。 し さい シ 溶 込 み 量 に よ る影 響 が 考 え の OE を 除 き ，梁 フ 試験 体 NSW −4． ，延 性 亀 は E と した ス 溶込み量 が大 きい ほ ど 鋼製エ の こ とを 断面マ の 生 し，こ の 亀裂 が 板 厚 方 向 お よ び フ ラ ン ジ 幅 方 向 に 進 展 し 1つ 要因 の の 施 工 方 法 が 変 形性 能 に 与 え る 影 響 に っ ジ側 溶 接 止 端 に 延 性 亀裂 が 発 試 験 体 NSW −4 ． OE で 1パ リーズ の 中で 最 も小 と梁 フ ラ ン ジ の 間 に で き る ス リ ッ トの 先端 の 歪 が 減 少 る。 6 に 示 す 。試 験 体 NSW −4 ． OE リーズ の 中 で 最 も大 き く， シ リ 耐 力 の 低 下 か ら 見 た 変 形 能 力 の 限界 Nu は ほ ぼ の 一致 す した D る こ と が 分 か る。 3．4 亀裂 進 展 の 定 式 化 各試 験体 の 主 要 な亀裂 の サ イ ク ル 毎 の 平均 的 な 進 展 N1000 速度 厨を求 め 10 の サ イ クル 毎 の 変化 を図 式 化 した 。第 2 ，第 3 段 階 の 亀 裂進 展 速 度 100 ， 中の係数 loo ， ， ， ns al ng a2 で v よ うに模 ，v2 玉 は 図 決 ま り，こ れ を 実験 結 果 か −4 ． OE は 他 の 試 ー リ ズ は対象 外 と ら回 帰 分 析 し て 求 め た 。た だ し ， NSW 1 1 2 3 4 5 a） Nげ （ μ μ ， 2 3 4 5 b） ηガ （ 関係 図 7 験 体 と破 壊 性 状 が 異 な る た め E 101 す る。 振幅や エ ドタ ブ形 式 に よ っ て 決 ま る 亀 裂 の 進 μ 展 状況 を 定 式 化 す るた め 関係 μ ン シ に， こ れ ら の 係 数 と振 幅 の 関 全 試 験 体 の 変形 性 能 Ng25020015e mm 〔 1厂 ） − 200 「 LI 一， 「 II ＿ NSW ． 12C 、 一 ゜o w − 常 一 一 一 ． ∠ ． Nsw −30C 50 ・ ’ 、 xf Nsw ec −． o6 ． o 。、 5 1． o 「 ． 5 N 〆Nu ） （ a ）C シ リ ーズ （ 互 ・ 。、 10050 コ ． ． 、。。 ／ 〔 150 〔n 1⇒ 皿 百「 ・ 20D ． 4 OD 一 も． o O5 工b l ． 5 N 〆Nu 〕 （ （ b） D シ リーズ NSW NSW 〔 図 ） 插 「 ［eo ＿ ． 4 ． OE一 ． 一 ’ ” ’ u邑 ％if ． 5 1． rl ． 5 N， Nu ） （ c ）E シ リ ーズ （ 8 主 要 な 亀 裂 の 進 展 ． N9 w 窟 ｛〕 50 且σD l5¢ 200 250 Nし 「 図 9Ng と Nu の 関係 259 一 NNII-Electronic 工 工 Eleotronio Library Service Library Architectural Arohiteotural Institute エnstitute of of Japan Japan 係 を検 討 す る。図 11 に 実験 か ら得 られ た 各係 数 の 値 【 謝辞 】 を 示 し そ れ ら と載 荷 振 幅 の 関 係 を シ リ ーズ 毎 に 回 帰 A） 本 研 究 は 目本 学 術 振興 会 科 学 研 究 費 ・ 基盤研究 （ 分析 し た 結 果 を 図 中の 直線 で 示 す 。ns と ng は μに よ ら No ． 21246087 ，代 表 （ ， ずほ ぼ 一定 で と a2 は a1 ＝O a2 ＝0 ， の 点を通 ・ 郎 ， 田 中剛 ， 佐藤篤司 ， 真 鍋 義貴 ， 津嘉田 敬章 ，蘇鐘 4． 鉐 塑 性 歪 を受 け る鋼 構 造柱 梁接 合 部 の 変 形 能 力 そ の 3 ， 日 〜 50 造 系 ． 177 本 建 築 学 会 近 畿 支 部 研 究 報 告 集 ， 第 号構 ， pp 201G 年 6 月 184， 2 ）井 凵 智 晴 ． 旧渕 基 嗣 ， 田 中剛 断 面形 状 の 異 な る 柱に 鋼製 鋼 構 造 論文 ドタ ブ を 用 い て 溶 接 接 合 さ れ た 梁 の 塑 性 変 形 能 力 ， 39 〜54 ， 20e5 年 12 月 集 ， 第 12 巻 第 4S 号 ， pp ． 1） 吹 田 啓 ： 12 に 示 す。図 中 よ り得 られ た 亀 裂 進 展 と 比較 し て 図 実 線 は 実験 結 果 を 表 し 点線 は 計 算値 を 示 す 。 計算 値 の は 実 験 値 と対 応 し て お り ，図 10 の 関係 に 基 づ ，亀 裂 進 展 を 表 す の た 各係数 は 有効で あ る に い て ： 得 。 4， ま とめ ン ド タ ブ形 式 お よ び 溶 接 条 件 を 実 験 因 子 と して エ し載荷 を行 い ，変形 能 力 に ： 0610 を 調 べ た 接 合 部 の 変 形 能 力 と亀裂 進 展 との 関 係 を 検 ・ 4iD2 。 討 し， 実 験 で 牛 じ た 亀 裂進 展 と載 荷 振 幅 との 量的 に mm V （ 表 した 関係 を 定 ． な 16014020 ● E ゜ ％ 2345 P a ） 11sP 関係 （ 。 1234 − −p Nu O L 2 3 4 5 10 亀 裂進 展 速 さ の 定 義 mm （ 1 〔 ） ） mm （ に 矧 ● 00 、 1 2 3 4 5 LL （d） a2−P 関係 関 す る係 数 と 振 幅 μ ） 200 ♪謡 200 関係 亀裂 進 展 ン 即 ／ ド c ）ng 弔 （ Il 図 200150lOO50 幽 〔 CDNソ ・ ＝ 16s（Pt一 り ．a ： ns ng n 図 口 ［ 醗 ali1 関係 一‡ 握 1 μ a21000SOOl6001400 ＝騨 ／Nu 5 ・ 24 FL． D 、 （b） al ng クル 数 ン sol −．． 6．．’ i 。 lc） ！ cy 帚垂塾 ！ 雇 与 え る影 響 エ alLOO 11sl 一定 振 幅 で 繰 返 。 【参 考文 献 蓍 りで ，こ 関 係 を 用 い て 亀 裂 進 展 を 表 し た 亀裂進 展 曲 線 を 実 験 の けた る直線 で 回帰 た 係 数 は ，図 11 に 示 す とお 分 析 し た 。得 られ 記 して 感 謝 の こ こ に ai あ る こ と か ら そ れ ぞれ の 平 均 を と り， ＝ μ 1 の 時に 一郎 ）の 助成 を 受 意 を表 す 。 吹田 啓 ： （ 関係 の ） 200150100500 ］5010050 15研 1501 10。 5 0． 0 0． 5 L 〔〕 1． NSW （a ） mm （ n −1． 2C ． 、 NSW （b ） mm 〔 ） ． n O、 0 05 1． O l． 5 −2、 OC mm （ 且soloo50 5 0． 5 1． 0 1． ． 〔 ｝0 n じ NSW （ ） ） 200 200Iso10050 ． O 0 0 5 1 D l 5 n d）NSW （ −3． OC −4 ． OC 〕 150100le 一 実験 ・ ・ ・ … 曹 計 算値 ． ． O 0 0 5 王O 11 OD e） NSW −2． （ t5 0， 0 0 ． 5 f） NSW （ ． ． 1 0 1 5 n ． −4、 OD 1 神 戸 大 学 大 学 院工 学 研究 科 建 築 学 専 攻 2 神 戸 大 学 人 学 院 工 学 研究 科 建 築 学 専 攻 3 京 都 大 学 大 学 院 工 学研 究 科 建 築 学 専攻 ＊ ＊ ＊ ． 1． 5 n NSW −2， 0E 〔 9） 図 12 亀裂 進 展 の 実験 値 ・修 士 課 程 ・教 授 ・博 士 ・教 授 ・博 士 ． 0 O O 5 1 0 と 計算 値 の 比 較 工） （ ofAlchjtec G 臓 du且te S血 dent Dept． 血re ， Kobe Univ ． Pref． D pt． ofArchitec 加 rc， Kobe Univ ． ， PrL Eng Dr ． Eng cture and ArGhit G 臆 al Eng ． Kyoto Unlv． ， ， Dept、 ofArohit Prof． ， 工｝ （ ， 巳 巳 巳 260 一 NNII-Electronic 工 工 Eleotronio Library Service Library
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