報告書番号

N18009

タイトル（和文）

ボルト接合部滑りを考慮した送電用鉄塔の地震応答解析手法の開発（その2）-部分鉄塔模型を対象とした振動台実験と数値解析-

タイトル（英文）

Development of the Analysis Method for the Seismic Response of Transmission Towers considering with the Bolted Joint Slip (PART II) -Shaking Table Tests and Numerical Simulation using Sectional Model of Full Scale Tower-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背景
2011年東北地方太平洋沖地震を契機に，大規模地震に対する送電用鉄塔の耐震性評価法の確立が求められている．当所では非線形応答による減衰効果が見込まれるボルト接合部滑りに着目し，これを考慮した地震応答解析手法の構築を目的とした検討を進めている．前報では要素実験により，接合部滑りの履歴特性を明らかにし，その構成則を提案した．局所的な現象である接合部滑りが構造物の地震挙動に及ぼす影響については，明らかになっていない．

目的
振動台実験により接合部滑りが構造物の地震挙動に及ぼす影響を明らかにする．さらに，実験結果に基づき，接合部滑りを考慮できる数値解析モデルを構築する．

主な成果
1.振動台実験による接合部滑りが構造物の地震挙動に及ぼす影響の解明
標準的な66kV山形鋼鉄塔の中間2パネルを模擬した部分鉄塔模型を対象に，ボルト接合部の締付け荷重や入力波形（スイープ波，ランダム波）およびその加速度振幅をパラメータとした振動台実験を実施した．実験では，試験体の応答加速度，変位および部材軸力を計測し，入力加速度振幅に対する応答値の変化を把握した．接合部滑りが生じない場合，応答値は入力加速度に比例するが，接合部滑りが生じる場合は，応答加速度および部材軸力は減少し，応答変位は増加することを確認した．また，スイープ波加振における応答加速度を用いて減衰を評価し，接合部滑りにより減衰が増加することを確認した．

2.数値解析モデルの構築とその検証結果
汎用有限要素解析コードAbaqusを用いて，接合部滑りの数値解析モデルを構築した．このモデルでは，接合部を有する要素を，接合部滑りを考慮するためのトラス要素と軸力以外を伝達するはり要素の二重要素でモデル化する．さらに，ユーザサブルーチンを作成し，トラス要素の材料構成則に接合部滑りの構成則を与える．振動台実験の再現解析から，接合部滑りによる応答値への影響や減衰の増加が再現できることを確認し，解析モデルの妥当性を示した．

今後の展開
鉄塔種別や入力地震動の周波数特性・加速度振幅をパラメータにした数値解析により，ボルト接合部滑りによる減衰効果を定量化する．

概要 （英文）

Based on the experience of the 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake, it is required to evaluate the seismic response of transmission towers against large earthquake.The bolted joints of towers have possibility to slip subjected to large axial force due to earthquakes.The slip at joints yields the additional damping effect to seismic response of the towers.This research aims to provide the method to evaluate the seismic response of the towers realistically taking the slip effect into consideration.We clarified the hysteresis characteristic of the slip of the joints and developed the constitutive law of it at the first step of this research.At the second step, the shaking table tests using the sectional model of the full scale tower was carried out in order to evaluate the local slip effect on the response of whole structure.The test result shows that the damping of the model increases by the slip of the joints and the axial force of braces and the acceleration response of the model decreased. In addition, we develop the numerical model taking the slip effect into consideration using the commercial finite element method code ABAQUS.The element containing the bolted joint divides into two elements: one is truss element applied the constitutive law of the slip, another one is beam element whose axial stiffness is negligible small not to transfer axial force.Simulating the shaking table tests using developed numerical model, the simulated result also shows the increasing of the damping.

報告者

キーワード