座屈拘束ブレースが地震に対して効果的な理由は何ですか?

耐震システムを指定する構造エンジニアは、同じ設計の問題、つまり実際に何が実現できるのかという問題に立ち返り続けます。 座屈拘束ブレース 従来の鋼製ブレースが圧縮荷重で座屈すると突然強度が低下することなく、引張と圧縮の両方で繰り返し降伏できるでしょうか?このカテゴリを提供する製造業者は、ブレースの合計サイズや定格容量のみよりも、コア鋼の選択、ケーシング設計、およびそれらの間の非結合層が性能を決定することにますます気づいています。

心鋼と降伏挙動

従来の鋼製ブレースは張力下では良好に機能しますが、圧縮荷重が座屈閾値を超えると突然強度が低下します。これは、損傷が 1 点に集中し、地震発生時にブレースが吸収するエネルギー量が制限される破損モードです。座屈拘束ブレースは、横方向の座屈を物理的に防止する剛性のケーシング内にスチール コアを入れることでこの問題を解決します。これにより、コアが引張時に降伏するのとほぼ同じ効果で圧縮時に降伏できるようになり、繰り返しの繰り返し荷重中に単一のブレースが放散できるエネルギーが劇的に増加します。

低降伏点鋼は、標準の構造用鋼グレードと比較して、繰り返しの荷重サイクルにわたって予測可能で安定したヒステリシス挙動をエンジニアに提供するため、ここではコア鋼グレードが非常に重要です。を生産するファブリケーター 座屈拘束ブレース 耐震改修プログラムでは、低降伏鋼芯を指定することが増えています。これは、この材料がより低く、より一貫した応力レベルで降伏するため、構造技術者が地震時に建物の横システムがどのように反応するかをより厳密に制御できるためです。

ケーシングの設計と非結合層

このシステムの外側ケーシングは、コアの横方向の座屈を防止する機械的な働きをします。通常、コアを全長に沿って取り囲むモルタルまたはコンクリートグラウトで満たされた鋼管として構築されます。このケーシング自体はアキシアル荷重をまったく受けません。その代わりに、コアが圧縮下で座屈しようとするときにコアが生成する横方向の力に抵抗するために純粋に存在するため、ケーシングとコアの界面はコア材料自体と同じくらい工学的な注意を払う価値があります。

スチールコアと周囲のモルタルの間の非結合層は、コアがケーシング材料に接着するのを防ぎます。これは、接着界面により軸方向の荷重がケーシングに伝達され、設計意図全体が無効になるためです。メーカーは通常、この分離を維持するために、剥離コーティング、薄いエアギャップ、またはコアの周りに巻き付けた剥離スリーブを適用します。また、新しい製造業者の資格を得るバイヤーは、この剥離層が繰り返しの周期的変位に対して劣化せずにどのように保持されるかを示す文書を要求することが増えています。

サイクルテストと認定基準

座屈拘束ブレース 地震エネルギーを散逸させることを目的とした耐震ブレースは、単一の静的荷重試験ではなく、変位振幅を増加させながら多くの荷重サイクルにわたって検証された性能を必要とするため、標準的な構造用鋼部材に必要とされるものをはるかに超える認定試験を受ける必要があります。米国の AISC 341 規定は、ブレースが耐荷重能力の指定された割合を超えて破損したり損失したりすることなく、さまざまな延性レベルで規定のサイクル数を完了することを要求する試験プロトコルを確立しています。

新しいブレース設計では、メーカーが認定結果を同様のコアとケーシングの寸法に基づいて構築されたより広範な製品ラインに適用する前に、フルスケールのプロトタイプテストが標準的な方法で行われ続けています。

製造公差と接続設計

コアとケーシングのクリアランスの製造公差は、このカテゴリに慣れていない購入者がよく予想するよりも直接的に性能に影響します。ギャップが狭すぎると、圧縮時にコアがわずかに拡張する能力が制限され、ギャップが広すぎると、ケーシングが完全にかみ合う前にコアに小さな座屈波が発生するためです。このコンポーネントを製造する製造業者は、このクリアランス寸法を小さなアセンブリの詳細として扱うのではなく、管理された製造公差として文書化することが増えています。

周囲の構造フレームに荷重を伝達するピンまたはボルトによる接続は、荷重経路の他の場所に弱いリンクを導入することなく、スチールコアブレースの定格容量と一致する必要があるため、ブレース端の接続設計は等しい重量を支えます。

構造プログラムの調達に関する考慮事項

このカテゴリ内で動作する耐震ベアリングは、コア鋼の認証、ケーシングの製造公差、座屈抑制のための繰り返し試験のパフォーマンスを文書化しています