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柱崩壊と梁崩壊 (塑性設計の話) 第3部 その2 塑性設計の注意点 第４回岐阜建築鉄骨技術交流会 （かんたん構造講義）
吉田設計 吉田 久二男
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弾性設計にはない注意が必要となりました。
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
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ビニール片を使った実験
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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。
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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。
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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
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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。
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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
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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
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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 ： Ｍｐ Ｍｐ＝Ｚｐ×Ｆ
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 ： Ｍｐ Ｍｐ＝Ｚｐ×Ｆ Ｚｐ：部材断面の塑性断面係数 Ｆ ：材料強度
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崩壊個所の実験 厚紙を使った崩壊個所の実験
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梁Mp ＞ 柱Mp の場合
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梁Mp ＜ 柱Mp の場合
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ラーメン構造の代表的な崩壊型
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柱崩壊すると 地震被害例 Ｈ型柱の 強軸曲げ で崩壊
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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
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
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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
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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
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建物全体の変位
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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
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
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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
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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
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