Transcript 4. ガセットプレートの欠陥

Office of Research and Engineering
ガセットプレートの欠陥
Carl R. Schultheisz
プレゼンテーション
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8.
橋梁概要と崩壊
崩壊時の橋梁上の工事状況
ガセットプレートの欠陥
有限要素解析
設計と検証手順
橋梁許容荷重評価と許容荷重解析
橋梁点検
ガセットプレート点検
Board Meeting HWY07MH024
はじめに
• 2008年1月15日
連邦道路管理局に対して暫定安全勧告
– 橋梁管理者に対し，改修工事を計画する時に，
ガセットプレートの評価を行うよう指導する。
• 準拠事項
– 当初の現場調査結果
– 連邦道路管理局の解析
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概要
• 橋梁設計の基本
– 許容応力度設計法
– 設計断面力
• I-35W橋の設計
– 設計図書の審査
– ガセットプレートの評価
– 節点U10および他節点におけるガセットプレー
トにおける明らかな耐力不足
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橋梁設計の基本事項
•
•
•
•
•
設計開始：1962年
AASHO基準に準拠
1961年版 AASHO道路橋示方書
1961/1962 AASHO暫定仕様書
1964年 ミネソタ州道路建設標準仕様書
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橋梁設計の基本事項
• 許容応力度設計法
• 応力=力/面積
• トラス部材力は，構造重量と車両重量
により算定
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橋梁設計－許容応力度
• AASHOの許容応力度
降伏応力度の55パーセント以下
• 降伏応力度
材料が有する最大耐力限界値
• 許容応力度レベル
安全に対する実質的余裕を考慮
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橋梁設計－作用力
• 設計力
AASHO仕様に従って計算
• （死荷重＋活荷重＋衝撃）に対してから設計
断面力を計算
• 活荷重= AASHOで指定される車線荷重
• AASHOで指定される車線荷重
– 一般的でない，重い交通荷重で代表
– 安全に対して更なる余裕を確保
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橋梁設計に関する検証概要
• ミネソタ州交通局とジェーコブスエンジニアリ
•
•
•
•
•
ング社から得られる設計文書
図面と計算書を含む
完結した詳細設計図書（主構トラスのガセット
プレートに関するものは除く）
設計は，有限要素モデルを使って評価
適切な設計手法
主構トラスのガセットプレート以外で，重要な
不足は無し
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橋梁設計－ガセットプレート
• AASHO示方書では，ガセットプレートは剪
断，直応力および曲げに対し，抵抗できる
充分な厚さ有するように規定している
• 主構トラスのガセットプレート設計に関する
計算書は，存在せず
• 計算書には，溶接構造の床トラスのガセッ
トプレートに関する設計手法が示されてい
た。
• 溶接構造の床トラスに対するガセットプ
レート設計に用いる解析
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U10－ガセットプレートによって伝達される部材力
上弦材
419tf 圧縮
引張
斜材
896tf
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上弦材
973tf 引張
圧縮
斜材
1,038tf
垂直材
245tf
引張
U10－せん断力の設計
上弦材
419tf
圧縮
A
引張
斜材
水平成分
618tf
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A
上弦材
974tf
引張
圧縮
斜材
水平成分
617tf
U10－剪断のための設計
上弦材
419tf
圧縮
引張
斜材
水平成分
618tf
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せん断
上弦材
974tf
引張
圧縮
斜材
水平成分
617tf
U10－剪断のための設計
合計= 1,393tf
上弦材
419tf
圧縮
引張
斜材
水平成分
618tf
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剪断
上弦材
974tf
引張
圧縮
斜材
水平成分
617tf
合計=1235tf
橋梁設計－U10計算
剪断応力=
=
せん断力
面積
1,393,000 kgf
645 cm2
= 2,160 kgf/cm2
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橋梁設計－U10計算
• 発生応力度
= 部材力から求めたせん断応力度
= 2,160 kgf/cm2
• 許容応力度
= AASHO示方書の許容応力度
= 1,055 kgf/cm2 （15,000lbs/inch2）
• （発生／許容）応力比率= 2.05
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橋梁設計－U10計算
• 発生応力度は，許容応力度以下となる必
要がある
• （発生／許容）応力比率は、1未満でなけ
ればならない
• （発生／許容）応力比率= 2.05
• （発生／許容）応力比率＝1とするには，
U10ガセットプレートの厚み（1/2インチ）を
１インチ以上に増厚する必要がある
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Gusset Plate D/C ratio
ガセットプレートせん断解析結果
2.5
U4
2.0
U10
L11
1.5
1.0
0.5
0.0
L1
U2
L3
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L5
U4
U2
L1
U4
L3
U6
L7
L9 U10 L11 U12 L13 U14
U8
U6
L5
U8
L7
U12
U10
L9
L11
U14
L13
ガセットプレート解析のまとめ
• U10ガセットプレートの耐力不足が，明
らかとなった。
• 他のガセットプレートにも，類似の耐力
不足があった。
• 主構トラスのガセットプレートの設計計
算書は見つからなかった
• 他の設計不足は，無かった。
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結果
• 2008年1月15日－連邦道路管理局
(FHWA)に対して中間安全勧告を実施
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