座屈拘束ブレース
座屈拘束ブレースは、建物が周期的な横荷重に抵抗するのを助けるように設計された構造ブレースの一種です。これらのタイプの荷重には、通常、地震による荷重が含まれます。この記事では、座屈拘束ブレースについて説明し、設計、製造、設置、およびメンテナンスの課題について説明します。
非線形有限要素解析 (NLFEA) 戦略を使用して、座屈拘束ブレース (BRB) システムを研究しました。 FE モデルは、実験部品の仕様に基づいて導き出されました。 BRBFの周期的な挙動を予測することができました。
2 つの構造のテスト結果は、フレーム構造の横方向の剛性がまれな地震の後に低下することを示しています。これは、ブレースの軸力がコアの降伏容量を超える摩擦応答によるものです。
拘束部材のボルト数と断面積の影響を調査するために、パラメトリック スタディが実行されました。次に、構造モデルを変位負荷プロトコルにかけました。基準が満たされると、BRB が破損するまで、0.25 mm/s の負荷速度でテストが実行されました。
4 つの BRB サブアセンブリの非弾性変形能力がテストされました。これらの BRB のうち 2 つが正常に構築されました。 1 つの設計は時期尚早に失敗し、製造プロセス中のより良い品質管理の必要性を示唆しています。
設計、製造、設置、およびメンテナンスの課題
座屈拘束ブレース (BRB) は、2009 年に CSA S16 鋼設計基準で導入されたエネルギー散逸ブレースです。これらは、圧縮力および軸力の下で鋼板のコア座屈を抑制する新しいタイプのブレースです。
BRBF の延性の主な原因は、コアの軸方向の降伏です。軸降伏は、さまざまな方法で実現できます。 1 つのアプローチは、オール スチールの BRB を使用することです。これは、ブレースの軽量化と施工精度の向上の両方に有益です。
オールスチールブレース以外にも、他のタイプのコア断面を使用できます。これらの断面には、鋼、コンクリート、および GFRP が含まれます。これらの断面を使用すると、ブレースの重量が軽減され、BRB のエネルギー散逸能力が向上します。
その結果、BRBF は、従来の鋼製ブレースと比較して、より効率的な設計オプションと見なすことができます。また、より費用対効果の高い全体的なブレース設計を提供します。
ただし、座屈拘束ブレースの設計、製造、設置、およびメンテナンスの課題は、まだほとんど研究されていません。したがって、この分野でのさらなる研究開発が必要です。
面外力による失敗
座屈拘束ブレース (BRB) は、引張りと圧縮で軸方向に降伏する組み立てられたアセンブリです。これは補助的なエネルギー散逸装置です。 BRB を設計するには、いくつかの要素が必要です。これらには、予想される変形、接触力の要求、およびアウター チューブの剛性が含まれます。
従来の CBF は、鉄製のコア プレートと、コンクリートで満たされた鋼製のチューブ ケーシングで構成されています。外側のチューブは、局部的な座屈を防ぐための補強材として機能します。これにより、全体的な座屈に抵抗するのに十分な剛性が得られます。
ただし、鋼製のコアプレートが押しつぶされたり、コンクリートで満たされたチューブが脆くなる場合があります。これらのケースを回避するには、LP コアと拘束部材の間の界面摩擦を最小限に抑える必要があります。これを行うには 3 つの方法があります。
最初の方法では、設計クリアランスを見積もります。このため、コア領域は、コアの降伏応力に基づいて設計レベルの地震荷重に合わせてサイズ設定されます。また、チューブの塑性モーメント容量が決定されます。これらの計算を使用して、グローバルおよびローカル座屈モードの両方に抵抗するようにアウター チューブを設計できます。
座屈拘束ブレースの仕様
BRBF は非常に柔軟性があり、従来の同心ブレースよりも横方向の負荷に対して優れた性能を発揮します。ブレースの長さが非常に長い構造でも使用できます。
BRB は、スチール コアと、グラウトまたはコンクリートで満たされたケーシングで構成される組立て品です。これらのコンポーネントは溶接されて、ブレースの軸力を支えるアセンブリを形成します。
コアは、安定したサイクル応答を可能にするために、その長さに沿って異なる領域で製造されています。外側コアは、ピン留めまたは補強された接続領域を介してケーシングに接続されています。 BRB の各端は、局部的な座屈を防ぐために補強されています。
BRB は、従来のスチール ブレースに代わるより経済的な代替品です。それらはさまざまな断面形状で製造されており、他の材料から作ることもできます.
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