イノベーション推進機構 産学連携・URA領域

九州工業大学の研究者 -私たちはこんな研究をしています-

工学研究院

助教

高井 俊和

たかい としかず

所属
工学研究院
建設社会工学研究系
プロフィール
1979 生まれ

2015 博士(工学)大阪市立大学
2015 大阪市立大学大学院 工学研究科 都市系専攻 後期博士課程 修了
2004 大阪市立大学大学院 工学研究科 都市系専攻 前期博士課程 修了

 鋼橋は、工場で部品をつくり、設置する現場で組み立てられて完成します。そのため、接合部分は構造物を完成させるのに重要な箇所です。また、モノづくりには、ばらつき、誤差がつきものです。安全で安心して利用できる構造とコストダウンを両立するため、ばらつきに対しても安定的で、強度の高いコンパクトな接合部の開発を進めています。

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ボルトでつなげる構造の研究

● 研究テーマ

  • ❖鋼橋の構造部材をつなぐボルト接合部の改良
  • ❖製作誤差などのばらつきを考慮した測定法、評価法の開発
  • ❖部材の組立誤差が強度に及ぼす影響の評価と解明

● 分野

鋼構造 構造工学 維持管理工学

● キーワード

高力ボルト継手 ばらつき・誤差 構造強度

● 実施中の研究概要

 鋼橋のボルト接合部を対象に鋼構造物をより効率的に安定的にボルトで接合するための方法を研究しています。例えば鋼橋は、工場で部品が製作され、橋梁を設置する現場で接合・組立をして完成します。橋梁の部材にかかる力は非常に大きいため、用いられるボルト本数は多く、接合部は大きくなります。しかしこれでは、建設コストだけでなくメンテナンスコストも高くつきます。強いボルト接合方法を開発することで、ボルト数が減り接合部がコンパクトになれば、組立作業が効率化でき、建設費が低減するだけでなくメンテナンスも行いやすくなります。また、近年、道路橋の設計基準が変更され、これまで以上に負荷がかかった場合についても安全を保てるように設計しなければいけなくなりました。
 高い負荷状態も検討するために、力学実験や写真に示すようなパソコンを用いたシミュレーション(FEM構造解析)により、ボルト接合部の研究を行っています。事前検討、詳細分析、トライ アンド エラーによる多数の検討にはシミュレーションを用い、実物を使っての確認実験を併用しています。これらの方法により、ボルト接合部の強度評価や改良効果の確認、さらにはばらつきの影響について評価をしています。
 現在は、橋梁のボルト接合部に特化した研究を進めていますが、今後は、橋梁の全体の強度評価、構造改良や、橋梁にとらわれないボルト接合部の研究を進めていく予定です。

「ボルト接合部のシミュレーション モデルの例」

「ボルト接合部にかかる力の分布(ミーゼス応力分布)」

● 今後進めたい研究

・老朽化した鋼構造物、ボルト接合部の取替え・補修技術の開発
・損傷した鋼構造物、ボルト接合部の強度評価と補修・補強技術の開発
・ばらつきを考慮した構造物の設計手法の開発
・新しい形式の構造の開発、提案、実用化のための研究
・供用中の構造物の経年劣化などの実績調査と分析

● 過去の業績(論文など)

【論文】高井 俊和,森山 仁志,山口 隆司,山本 佑大:1 面摩擦高力ボルト摩擦接合継手の荷重作用時の面外変形に注目した力学的挙動に関する解析的研究,構造工学論文集,Vol. 64A,pp. 636-649,土木学会,2018.3

● 研究室ホームページ