現場接合形式柱梁溶接接合部の力学性状に関する研究 その2 開先形状と溶接ワイヤの影響

摘要

角形鋼管柱とH形鋼梁からなる通しダイアフラム形式で現場溶接接合される柱梁接合部を対象として、梁フランジとダイアフラムとの完全溶込み溶接部の開先形状をV形とした場合の接合部の力学性能を実験的に研究した。 実験での制約条件は梁部材の材質をSN490Bに限定したこと、V形開先の角度を事前の溶接施工性に関する検討結果から40 deg 一定としたこと、エンドタブに固形タブを使用したことなどである。 実験パラメータは、V形開先溶接部のルート間隔（4mm、6mm）と溶接ワイヤ（YGW11、YGW 18）の2種類であり、これらの影響を調査するために、V形開先を有する突合せ溶接継手の引張試験とシャルピー衝撃試験、並びに実大試験体による載荷実験を行った。 本研究で得られた主な結論は以下の通りである。 （1）V形開先突合せ溶接継手の引張試験結果によると、降伏応力度や引張強さに及ぼす実験パラメータの影響は明瞭でない。 しかし、継手部のシャルピー衝撃試験結果によると、ルート間隔を6mmとした方が、フランジ端部、中央部というように、採取位置の違いによる吸収エネルギー量のばらつきが少なく、また、溶接ワイヤにYGW18を用いた方が、破面遷移温度が低下する傾向にある。 （2）実大試験体を用いた載荷実験結果によると、いずれの試験体も正側、負側の耐力上昇率は1.30以上、累積塑性変形倍率の値は75以上、骨格曲線における塑性変形倍率の値は14.6以上確保できる。 更に、ルート間隔を6mmとし、溶接ワイヤにYGW18を用いた試験体では、良好な耐力と塑性変形能力を発揮できる。 （3）(1）、（2）の結論が導かれた理由として、ルート間隔を4mmとした場合、溶接トーチとコンタクトチップの形状の制約から、ルート間隔を6mmとした場合に比べて、初層溶接時にワイヤ突き出し長さが相対的に長くなることによる影響、YGW18が比較的大入熱、高パス間温度での溶接施工を対象として開発されたワイヤであること、などが考えられる。 しかし、本論で行った実験の範囲内でこれらの要因を分析するには資料が不足しているので、今後の検討課題としたい。 （4）本実験では、梁フランジと裏当て金との組立溶接を図2.2に示すように行っている。 この組立溶接法は、筆者らの論文、その1と同様である。 本論その2の目的は、梁フランジと裏当て金の組立溶接法をレ形開先完全溶込み溶接部を有する従来型と同一とすることによって、主として開先形状が接合部性能に及ぼす影響を明らかにすることである。 しかし、現実の現場接合形式柱梁溶接接合部の実施工では、梁フランジの開先内に組立溶接を行うのが通常である。 従って、本論文その1及びその2で得られた結論が、通常の梁フランジ開先内組立溶接で施工された接合部にも直接適用できるか否かを調査する必要がある。また、実験では、通しダイアフラムと梁フランジの下面をそろえて試験体を製作しているが、実際の現場接合を行う際には、施工における相応の工夫が必要である。現段階では、具体的な施工法を提示できる状況ではなく、今後の研究課題としたい。