JP7492625B1 - 座屈拘束ブレース及び充填材の強度設計方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1の座屈拘束ブレースでは、必要なエネルギー吸収性を与えつつ、剛性を高めることができ、かつ低コスト化を可能とすることを目的として、芯材と拘束材とを有し、芯材の長手方向の一部分に他よりも断面二次モーメントが小さいエネルギー吸収部を設け、このエネルギー吸収部に長手方向に沿う構造スリットを1つ以上設け、構造スリットにより隔てられた複数の芯材分割部分の幅寸法を互いに異ならせている。この座屈拘束ブレースでは、複数の芯材分割部分の幅寸法を異ならせることで、地震時の圧縮軸力による芯材の座屈モードを制御して充填材に作用する圧縮荷重を長手方向で分散させ、充填材に局所的な圧縮荷重が入力されないようにしている。つまり、特許文献1の座屈拘束ブレースでは、芯材の形状を工夫することで充填材が受ける圧縮荷重を低減させている。なお、特許文献1の座屈拘束ブレースでは、芯材における塑性化部に開口を形成する必要があるため、開口を形成しない場合に比べて軸耐力の低下や生産性の悪化が懸念される。
座屈拘束ブレース100は、図1~図4に示すように、芯材10と、拘束部材20と、充填材30と、アンボンド材40と、を備える。
狭幅部11は、芯材10における長手方向の中央に位置している。広幅部12は、芯材10における長手方向の両端に位置している。広幅部12は、狭幅部11よりも板幅が広い。広幅部12は、狭幅部11よりも長手方向に短い。本実施形態では広幅部12は幅長さが一定であるが、端部に向かうにつれて幅長さが段階的に長くなる形状であってもよい。
広幅部12と芯材補剛部材14にはそれぞれ、図示しないボルト孔が開設されている。座屈拘束ブレース100は、ボルト孔に差し込まれる図示しないボルトによって、建物に取り付けられる。
拘束部材20の端部から充填材30が漏れ出ることを防止するために、拘束部材20の両端開口は不図示の蓋により塞がれている。
次に、本実施形態に係る座屈拘束ブレース100における、充填材30の強度設計方法を説明する。
すなわち、本実施形態に係る充填材30の強度設計方法は、充填材30の圧壊強度を、芯材10の面外変形量が許容最大変形量に達した場合に、充填材30に生じる最大圧縮応力以上とする。
Pd,w/(lc・Bc)
100,000/22/200=22.7N/mm2
上記のような場合は、充填材の圧壊強度を、22.7N/mm2となるように決定する。
充填材の強度設計の際は、座屈拘束ブレース100を建物に配置した際に想定される圧縮軸力に基づき充填材30に生じる最大圧縮応力を算出し、充填材30の圧壊強度を決定する。
上記の方法により、充填材30の強度が設計される。
例えば、拘束部材20は円筒状であることが好ましいと説明したが、必要に応じて角筒状としてもよい。また、拘束部材20は複数の部材を連結したものであってもよい。また、塑性化部10Pは、長手方向に直交する方向の断面形状が長手方向で一定であるものを例示したが、塑性化部10Pは、長手方向の一部において他の部分と断面形状が異なっていても良い。さらに、塑性化部10Pに開口を形成しないことが好ましいが、塑性化部10Pに開口を形成してもよい。
10P 塑性化部
11 狭幅部
12 広幅部
13 幅変化部
14 芯材補剛部材
20 拘束部材
30 充填材
40 アンボンド材
100 座屈拘束ブレース
Claims (5)
- 長尺状かつ板状の芯材と、
前記芯材の両端を突出させた状態で前記芯材の外周を覆う拘束部材と、
前記芯材と前記拘束部材との間に充填される充填材と、
前記芯材と前記充填材との間に介在し、前記芯材の変形に伴って弾性変形することで前記芯材と前記充填材との相対移動を許容するアンボンド材と、
を備え、
前記充填材の圧縮強度である圧壊強度は、前記芯材の面外変形量が許容最大変形量に達した場合に前記充填材に生じる最大圧縮応力以上であり、
前記充填材に生じる圧縮応力とは、前記芯材が面外変形に伴って前記充填材に対して接近することで前記アンボンド材を介して前記充填材に作用する押圧力によって、前記芯材が前記充填材に及ぼす圧縮応力であり、
前記許容最大変形量は、前記芯材が、前記アンボンド材の厚みの範囲内で板厚方向に最も大きく面外変形する場合の変形量であり、
前記充填材は、前記芯材の長手方向に直交する断面において、前記アンボンド材の全周に隙間なく密接しており、
前記芯材は、長手方向の中央に位置しかつ前記拘束部材から突出する部分よりも幅狭の塑性化部を備え、
前記塑性化部は、開口部を有さない、
ことを特徴とする座屈拘束ブレース。 - 前記拘束部材は、円筒状である、
ことを特徴とする請求項1に記載の座屈拘束ブレース。 - 前記芯材の板厚は、12mm以上16mm以下であり、
前記充填材の圧壊強度は、21N/mm2以上である、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の座屈拘束ブレース。 - 前記塑性化部の両側に隣接し、板幅が端部側ほど大きくなる形状である一対の幅変化部を備え、
前記幅変化部における板幅方向の端面を形成する傾斜平面と長手方向とのなす角度が30度以上である、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の座屈拘束ブレース。 - 長尺状かつ板状の芯材と、
前記芯材の両端を突出させた状態で前記芯材の外周を覆う拘束部材と、
前記芯材と前記拘束部材との間に充填される充填材と、
前記芯材と前記充填材との間に介在し、前記芯材の変形に伴って弾性変形することで前記芯材と前記充填材との相対移動を許容するアンボンド材と、
を備え、
前記充填材は、前記芯材の長手方向に直交する断面において、前記アンボンド材の全周に隙間なく密接しており、
前記芯材は、長手方向の中央に位置しかつ前記拘束部材から突出する部分よりも幅狭の塑性化部を備え、
前記塑性化部は、開口部を有さない、座屈拘束ブレースにおける、前記充填材の強度設計方法であって、
前記充填材の圧縮強度である圧壊強度を、前記芯材の面外変形量が許容最大変形量に達した場合に前記充填材に生じる最大圧縮応力以上とし、
前記充填材に生じる圧縮応力とは、前記芯材が面外変形に伴って前記充填材に対して接近することで前記アンボンド材を介して前記充填材に作用する押圧力によって、前記芯材が前記充填材に及ぼす圧縮応力であり、
前記許容最大変形量は、前記芯材が、前記アンボンド材の厚みの範囲内で板厚方向に最も大きく面外変形する場合の変形量である、
ことを特徴とする充填材の強度設計方法。
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Citations (4)
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---|---|---|---|---|
JP2002256728A (ja) | 2001-02-28 | 2002-09-11 | Nippon Steel Corp | 座屈拘束用制振部材 |
JP2003293461A (ja) | 2002-01-29 | 2003-10-15 | Univ Kanagawa | 座屈拘束ブレース |
JP2012229572A (ja) | 2011-04-27 | 2012-11-22 | Daiwa House Industry Co Ltd | 座屈拘束ブレース |
JP2023042166A (ja) | 2021-09-14 | 2023-03-27 | 大和ハウス工業株式会社 | 座屈拘束ブレース |
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谷ヶ崎庄二(「崎」はたつさき)ほか,座屈拘束ブレースの実験的研究 ~「ハイパー・ブレース」の充填材変更~,川田技報,Vol.38,日本,2019年,https://www.kawada.co.jp/technology/gihou/pdf/vol38/3801_04_03P.pdf |
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