スチール スペシャル モーメント フレーム (SMF) は、その建築上の柔軟性と高い延性から、耐震性に優れたシステムです。建築基準法で指定されたフロア ドリフト制限を満たすために、設計エンジニアは、強い軸の面内曲げ剛性が高い深い柱を使用することを好みます。ワイド フランジ ビームのプラスチック ヒンジは広く研究されていますが、これはスチール製の柱、特に軸方向と曲げの両方の要求を受ける深部 (W24 から W36 など) の柱には当てはまりません。さまざまな軸方向荷重と繰り返し曲げの下での浅い (W14) 柱の以前のテストでは、軸方向荷重が高い場合でも優れた延性容量が示されました。深い柱は通常、ウェブ ローカル座屈 (WLB) およびフランジ ローカル座屈 (FLB) 制御用のセクションの細長さパラメーター (または幅と厚さの比 h/t_w および b_f/2t_f) がはるかに大きく、部材の細長さパラメーターも大きいため、すなわち、L/r_y、横ねじり座屈 (LTB) および曲げ座屈 (FB) 制御について、浅い柱の挙動に関する同じ結論を深い柱に一般化できるかどうかは明らかではありませんでした。この研究は、(1) ディープ カラムの解析モデリング用の実験データベースを生成し、(2) AISC 341 および ASCE 41 のディープ カラムの設計要件の妥当性を評価することを目的としています。
この研究の第 1 段階では、5 つの異なる W24 セクションを持つ 25 の深い柱がテストされました。各セクションは、セクションとメンバーの細さで異なりました。第 1 段階の試験は、柱の応答に対する細長さパラメータ、軸荷重レベル、曲げ方向、および横方向ドリフト シーケンスの影響を調査することを目的としています。
フェーズ 2 の研究では、追加の 23 本のカラムのテストが行われ、2 つのフェーズ (2A および 2B) に分けられました。 W14、W18、W24、および W30 セクションを含む浅い柱と深い柱をテストして、第 1 段階の目的と、セクションの深さ、境界条件、およびさまざまな軸荷重の影響をさらに調べました。テスト結果は、フェーズ 1 からの調査結果がより深いセクションとより浅いセクションに外挿できることを明らかにしました。境界条件の影響に関して、固定-固定端境界を持つ試験片は、最大曲げ強度、座屈モード、および軸短縮挙動に関して、固定-回転試験片と同様のバックボーン カーブを示しました。さまざまな軸方向荷重テストの結果は、1 階の外部柱が SMF の内部柱とは非常に異なる動作をすることを示しました。