鉄骨部材の破壊モードと耐衝撃性

Destruction modes and impact resistance properties of a steel frame member

崎野 良比呂*; 西田 明美  

Sakino, Yoshihiro*; Nishida, Akemi

原子力施設の設計においては、発生確率が極めて小さい事象に対しても施設の安全性に関する検証が行われている。これらの発生確率が極めて小さい事象の中には、飛来物の衝突に伴う衝撃荷重による事象が含まれている。ここでは、屋根トラスのような鉄骨部材の耐衝撃性の検討に必要となる事項を整理し、耐衝撃設計のガイドライン作成の一助とする。鉄骨部材の耐衝撃に関する検討はRC部材に比べ非常に少ないが、最大でも毎秒数十%程度と言われている地震時のひずみ速度に対する耐衝撃性に関しては、阪神大震災後幾つかの検討がなされている。また、材料レベルではひずみ速度が材料特性に及ぼす影響に関して多くの研究がなされてきている。本稿では、まず衝撃荷重に対する鉄骨部材の限界状態について、破壊モードの分類を提示し、要求性能の指標の一つとして衝撃速度による指標の考え方について記す。次に材料のひずみ速度依存性と部材レベルでの高速載荷実験に関する事例を紹介する。最後に、衝撃荷重に対する鋼構造物の設計例として、原子力発電施設における鋼構造物の貫入・貫通に対する評価式を示す。

An important aspect in designing nuclear facilities is their safety, which is ensured by reducing the probability of radiation leakage, including that due to physical impact. We determined the factors necessary for testing the impact resistance of steel frame members of the facilities. Little research has been conducted on the impact resistance properties of steel frame members. After the Hyogo-ken Nanbu Earthquake, the relationship between strain rate and impact resistance properties has been studied. First, we classified destruction modes with regard to the limit state of the steel frame member against the impact force and provided an example of considering the impact velocity as an index of the required performance. Next, we reported about the studies of the strain rate dependence of materials and high-speed loading experiments on the steel member. Finally, we showed the formulated equations for finding the crack/penetration in the steel structure due to the impact force.