SNAPの利用例

SNAPは、構造設計に使われるだけではなく、研究や新しい構造システムの開発にも使われています。その事例をご紹介します。

<---神奈川大学工学部建築学科岩田研究室での研究--->

岩田教授は「サステナブル構造の研究」および「建築鋼構造リユースシステムの研究」を山田哲博士(東京工業大学助教授)、藤田政則博士(新日本製鐵株式会社)と進められています。

「鋼材は錆による劣化以外の経年変化がなく、また切断・溶接等による再加工ができるという、リユース材として優れた材料特性を備えている点に岩田教授は着目され、万一大地震に遭遇したとしても座屈拘束ニーブレースに損傷が発生する様に工夫された図1に示すサステナブル構造を提案されています。この構造システムでは、柱梁接合部に工夫を加えて、大地震時にも大きな曲げモーメントが生じにくく、地震のエネルギーを座屈拘束ニーブレースで吸収する仕組みです。

図1　サステナブルビル構造システム

柱梁接合部は図2に示すように、接合部は初期張力を入れた鋼棒で留めつけられ、初期段階では剛接合と同じ剛性を発揮します。初期張力を超える引張力が作用すると接合部に隙間ができ始め全ての鋼棒が塑性化するまでは初期段階より剛性が低下した半剛状態となり、座屈拘束ニーブレースが有効にエネルギー吸収を行います。さらに大きな引張力(地震力)が作用する場合は鋼棒が完全に塑性化し、接合部はピン状態となる様に設計されています。全部の部材が同時にピン状態になるわけではないので、他の箇所が第二段階までなら地震入力の変動により初期剛性に戻り残留変形はあまり生じません。

図2　鋼棒接合

この構造システムの挙動を確認するために各種の要素を変動させた部分架構実験が行われ、その実験結果を基に鋼棒の復元力特性をモデル化し、柱梁接合部の解析モデルを作成し、SNAPを使って全体の挙動が解析されました。

解析結果と実験結果を比較すると図3に示すように、この構造システムの挙動予測に有効なモデルであると考えられ、各種検討に使えることが分かりました。また梁部材の端部以外にリユース鋼材を使うことが出来ることも実験で確認され、環境に優しい構造システムとしても提案されています。

図3　実験結果との比較

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