Applicability of finite element method to collapse analysis of steel connection under compression

軸力を受ける鉄骨接合部の崩壊解析への有限要素法の適用

Zhou, Z.; 西田 明美  ; 桑村 仁*

Zhou, Z.; Nishida, Akemi; Kuwamura, Hitoshi*

地震時等繰り返し荷重を受ける場合に損傷が発生しやすい鉄骨接合部の崩壊挙動を詳細に把握することは、非常に重要である。本研究では、一様な圧縮力を受ける角型鋼管に角錐をはめ込んだソケット接合の極限荷重を実験と有限要素解析の両面から調査した。線形座屈,非線形座屈,修正Riks法の三種類の有限要素解析を実施した。得られた有限要素解析の結果を実験結果と比較したところ、非線形座屈解析と修正Riks法解析は線形座屈解析よりも精度がよい結果となった。さらに、非線形座屈解析と修正Riks法解析により計算された極限荷重は近い結果ではあったが、修正Riks法解析がより実験結果に近い結果となっており、3つの解析法の中では修正Riks法解析が圧縮力を受ける鉄骨接合部の崩壊解析に最も有効であるという知見を得た。

It is often necessary to study the collapse behavior of steel connections. In this study, the limit load of the steel pyramid-to-tube socket connection subjected to uniform compression was investigated by means of FEM and experiment. Three kinds of analysis were conducted: linear buckling, nonlinear buckling and modified Riks method analysis. The results of FEM analyses were compared with the experimental results. It shows that nonlinear buckling and modified Riks method analyses are more accurate than linear buckling analysis because they employ nonlinear, large-deflection analysis to estimate buckling loads. Moreover, the calculated limit loads from nonlinear buckling and modified Riks method analysis are close. It can be concluded that modified Riks method analysis is most effective for collapse analysis of steel connection under compression. At last, modified Riks method analysis is used to do the parametric studies of the thickness of the pyramid.