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日本建築学会大会学術講演梗概集（関東） 2020 年 9 月

コラム角部と通しダイアフラムの異強度材溶接継手に関する耐力評価
その 2 十字継手引張実験結果
異強度材十字継手引張実験
冷間成形角形鋼管 通しダイアフラム 最大耐力

同
川端 洋介 *2 同 中野 達也 *1
正会員 ○ SOK PISETH*1
3
同宗川 陽祐 *
同服部 和徳 *3 同 原田 幸博 *4
5
同佐々木 正道 * 非会員 須永 悟 *6
同 渡辺 亨 *7

1
1t/2 t/2t

1. 序
表 1 溶接施工実績の一例
パス間温度
本報では，溶接部性状および十字継手引張実験結果につパス数
電流
電圧
速度
入熱
開始
終了
いて述べる．
(A)(V)(cm/min)(KJ/cm)(℃ )(℃ )13183534.4
19.4
77160
2. 溶接部性状
22833531.618.8130215
十字継手試験体を採取した実大継手の溶接部は，積層を32833527.721.5
218
252
6 層 8 パスとし，入熱 30kJ/cm，パス間温度 250℃以下で
4285
3439.314.8235255
52773432.417.4205255
管理している．表 1 に実大継手の溶接施工実績の一例を示
6275
3440.014.0214
260
す．溶接部性状を確認する目的で，マクロ試験およびビッ
7270
3430.917.8244265
カース硬さ試験（試験荷重 98N）を実施する．
82703432.616.9211
試験片は十字継手試験体と同条件の実大継手の角部よD 断面
C 断面x= 0り採取しており，写真 1 にマクロ試験結果を示す．ビッカー
YGW18
ス硬さ試験測定位置と結果を図 1 と図 2 に示す．コラムLine1(UBCR365) 側の HAZ 部は軟化傾向にあるが，Line2 よりLine2C 断面に含まれる HAZ 部の軟化は小さい．
Line3Line4マクロ試験およびビッカース硬さ試験より，通しダイアUBCR365( 角部 )(SN400B) に溶接金属 (YGW18) が 2mm 程度溶け込んでいSN400Bることが分かり，D 断面は溶接金属の硬さを有している．
3. 十字継手引張実験
写真 1 マクロ写真
図 1 ビッカース硬さ測定位置
3.1 実験結果
Line1Line2(HV)
D断面
C断面
D断面
実験結果一覧を表 2 に示し，表 2 中の破断モードを写真
C断面250YGW182 ～ 4 に示す．試験体 T-Y はコラム母材破断（以下，破断母材200
溶着金属
UBCR365
モード T1 と称す）である．試験体 T-NY もコラム側で破HAZ
YGW18150FL断しているが，溶接止端部側の HAZ 部に発生した延性きSN400B
SN400B(mm)(mm)100
裂が母材方向に進展して破断（以下，破断モード T2 と称す）
Line3Line4(HV)
D断面
C断面D断面する試験体と，溶接止端部側と溶接初層側の HAZ 部に延 250
性き裂が発生し ,HAZ 部に沿って破断（以下，破断モード 200
C断面UBCR365
YGW18T3 と称す）する試験体に分かれる．
150
YGW18(mm)(mm) SN400B
荷重 P- 変位 δ 関係を図 3 に示す．試験体 T-Y は破断モー 100 SN400B
1030203001040200
ド T1 であるが，最大引張耐力の実験値 e P u はコラム母材
図 2 ビッカース硬さ測定結果
破断の計算値 P u4 より約 12% 低い．その要因の一つに，
表 2 十字継手引張実験結果一覧
余盛による偏心の影響が考えれ , 前報 3) でも偏心の影響で最大引張耐力最大引張耐力が低下することが報告されている．試験体C 断面計算値※ 1
実験値
D 断面計算値※ 1
余盛破断3)
試験体
Pu2
Pu3
Pu4
Pu1
T-Y の板厚 t に対する余盛高さ h1 の割合 h1/t は，前報 の形状
モードePudA · dσ u
dA · wσ ucA · wσ ucA · cσ u
h1/t よりも大きく偏心が大きい．試験体 T-NY の最大引張(kN)(kN)(kN)(kN)(kN)
耐力実験値 e P u は，破断モード T2 の場合よりも破断モー
01
298
T1T-Y
as weld370
478315336
ド T3 の場合の方が低い．なお試験体 T-NY は破断モード
02301
T101292
T3と最大引張耐力がばらついたため，試験数を 5 としている．
02307
T2
本試験体の材料の強度比およびディテールの場合 , 余盛
T-NY 03 なし
244315315
336305
T2の有無に関わらずコラム側の破断となったため，余盛高さ
04289
T3による最大引張耐力の上昇はなかった．
05
309
T23.2 ひずみ性状
cσ u：コラム角部引張強さ , dσ u：ダイアフラム L 方向引張強さ※ 1 板厚 t とコーナー R の実測値を用いて算出
余盛がない試験体 T-NY が素材強度の高いコラム側で破wσ u：溶接金属引張強さ
T1：コラム母材破断 , T2：コラム HAZ 部から母材に延性き裂が進展して破断断したこと，最大引張耐力と破断モードのばらつきが生じ
T3：コラム HAZ 部に沿って延性き裂が進展して破断
Evaluation on Strength of welded Joints of Diﬀerent Strength Materials between Column Corner and Through DiaphragmPart2 Cross joint tensile test result
SOK Piseth , et al― 639 ―

15200
T-Y-01
T-Y-02100δ (mm)0510a)

1525105550δ (mm)05a)

板厚中央ライン比較

Pu4=cA·cσu
Pu2=Pu3=cA·wσu

200

T-NY-01
T-NY-02
T-NY-03
T-NY-04
T-NY-05100

051015Pu1=dA·dσuδ (mm)

2025b) 余盛なし
図 3 荷重 P- 変位 δ 関係

1520ε (%)

20300

101525025I1
C1O1I3C3O3δ (mm)0105a)

1520250板厚中央ライン比較

ε (%)

2025I1C1O1I3C3O315105550510152025b) D 断面，C 断面比較
図 5 T-Y-01 ひずみ性状

0δ (mm)051015200eePu 時のδ5a)

10152025b) D 断面，C 断面比較
図 6 T-NY-03 ひずみ性状025

板厚中央ライン比較

ε (%)

I1C1O1I3C3O31510δ (mm)

δ (mm)

20100C0C1C2C3C415102540015ε (%)

2010as weld

P (kN)

500

0202025C0C1C2C3C4eePu 時のδPu3=cA·wσuε (%)

eePu 時のδ300eePu 時のδ

Pu1=dA·dσu
Pu4=cA·cσu

25C0C1C2C3C4eePu 時のδ204000ε (%)

Pu2=dA·wσueePu 時のδ

25P (kN)

500

δ (mm)
0510152025b) D 断面，C 断面比較
図 7 T-NY-04 ひずみ性状*1 宇都宮大学*4 千葉大学*7 岡部*2 日鉄建材*5 日本製鉄*3 ベターリビング*6 冬木工業

その 1 にまとめて示している．

13 9.5605

変位計測用標点 d0=150た原因を考察する目的でひずみ性状の比較を行う．図 4 にひずみ測定位置，図 5 ～図 7 に破断モードが T1，T2，T3である試験体のひずみ性状を示す．
板厚中央を比較すると，as weld の試験体 T-Y-01 は，通しダイア側 C0，C1 のひずみが小さいことが明らかである．
コラム母材破断
一方で余盛なしの試験体 T-NY-03，T-NY-04 は，C0 のひず
33
写真2 破断モード T1みが一番大きいが，通しダイアで破断していない．これは前報 3) と同様に余長 h2 の影響が大きいと考えられる．また，通しダイア HAZ 部の C1 よりも , コラム HAZ 部のひずみ
C1C0C2 の増加が速い．D 断面上の C1 は通しダイアに拘束さI1O1れるため，ひずみ増加が遅く破断しづらいと推測される．
D 断面
破断モードが異なる試験体 T-NY-03 と T-NY-04 の D 断
C2
コラム HAZ- 母材破断
I3
O3面と C 断面のひずみ性状を比較すると，T-NY-04 の方がC 断面
写真 3 破断モード T2C3
D 断面のひずみ I1，C1，O1 の増加が早い．コラム母材よりも両側の HAZ 部を含む溶接金属周りの塑性化が早い
C4と，図 2 のビッカース硬さ試験結果で確認しているコラ
ム HAZ 部の軟化域で破断が生じやすくなる可能性がある．
図 2 で溶接初層を測定した Line4 のコラム HAZ 部は軟化が大きく，破断モード T3 はそこから延性き裂が発生してコラム HAZ 破断いることから最大引張耐力が低下したと推測される．試験
写真 4 破断モード T3
図 4 ひずみ測定位置
体 T-NY の試験結果のばらつきに関する詳細検討は，今後高さによる最大引張耐力の上昇はなかった．の課題である．
4. 結［3］余盛高さ h1 が高い場合，偏心により最大引張耐力が計算値よりも低下する傾向があった．
本十字継手引張実験の範囲で以下の知見を得た．
［1］余盛なしの場合でも，通しダイア側で破断が生じな ［4］通しダイア側 HAZ 部よりもコラム側 HAZ 部の方がひずみの増加が速い．
かった．
参考文献・謝辞［2］余盛の有無に関わらずコラム側で破断したため，余盛*1 Utsunomiya Univ. *2 Nippon Steel Metal Products *3 Better Living*4 Chiba Univ.
*5 Nippon Steel corporation*6 Fuyuki kogyo corporation*7 Okabe corporation― 640 ―