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May 28, 2023

スチールコアシステムはオフィスタワー建設を変革する可能性がある

コンクリート充填を追加する前の結合鋼板試験片には、さまざまな間隔と数量の枕木とせん断スタッドが付いています。 写真提供：AISC 根本的に異なる耐震壁

コンクリート充填を追加する前の結合鋼板試験片には、さまざまな間隔と数量の枕木とせん断スタッドが付いています。

写真提供：AISC

鉄骨高層オフィスビルのより簡単かつ迅速な建設を可能にする、これまでとはまったく異なるせん断壁コアシステムがデビューしようとしています。 結合鋼板複合壁システム（鉄筋を除去したコンクリートを充填したプレートをサンドイッチしたもの）は、鉄筋コンクリートコアの強度、剛性、安全性、保守性を提供するだけでなく、鉄筋の混雑や複雑な型枠による負担を受けないと、構造エンジニアのテストで述べています。システム。

地震荷重または風荷重が優勢な場所に適したサンドイッチ壁は「状況を根本的に変える」と、マグナソン・クレメンチッチ・アソシエイツ（MKA）の会長兼最高経営責任者（CEO）であり、その使用の先駆者である構造エンジニアであるロン・クレメンチッチ氏は言う。 MKA は、このシステムにより上部構造の建設時間を半分に短縮できると予測しています。

鉄筋の設置に時間を費やす必要はありません。プレートがその機能を果たします。 型枠はなく、プレートがその機能も果たします。 型枠、鉄筋、コンクリートの硬化時間がないと、遅いコアが速い鋼を先導し、遅らせるのではなく、コアと周囲の鋼が連動して上昇する可能性がある、とクレメンチッチ氏は言う。

もう 1 つの利点は、コア壁セクションがモジュールにプレハブ加工されており、プレートとせん断スタッドを分離するタイロッドを備えていることです。 また、モジュール式壁は、コンクリート充填物が追加される前に、建設荷重の基礎工事として 3 つの役割を果たします。

従来のハイブリッド システム（周囲の鋼柱を備えた鉄筋コンクリートのコアと、複合金属デッキを支える鋼梁の床システム）でも、ビームがコアに接続する箇所で公差の問題が発生します。 米国鉄鋼構造協会 (AISC) によって設定された鋼の許容差は、米国コンクリート協会によって設定されたコンクリートの許容差よりも厳しいです。 鋼板制度の下では、鋼と鋼が接続され、公差の問題や重複する貿易問題が排除されます。

全体として、建設はハイブリッド システムを使用するよりも速く、簡単で、安全であるとクレメンチッチ氏は言います。 「成功すれば、新しいアプローチは市場を変えるでしょう」と彼は予測します。

チャールズ・パンコウ財団とAISCが共同で後援する60万ドルの研究が、事実上貫通不可能であることから米国で初めて原子力発電所分野で使用された複合鋼壁を高層ビルに適応させる研究が進行中である。

原子力構造物は長くずんぐりした壁があり、せん断が支配的であり、高層ビルは高くて細い壁があり、たわみが支配的であるため、商業用途には試験が必要だったと、ロバート・L・テリー・L・ボーエン研究所所長のアミット・H・ヴァルマ氏は言う。パデュー大学はバッファロー大学と共同で 3 年間の研究プログラムを実施しています。 ヴァルマ氏は2005年に原子力発電所向けにこのシステムのテストを開始し、UBのミシェル・ブルノー氏と協力して現在の研究の主任研究者を務めている。

この研究では、6 つの試験片に軸力と周期的横荷重を加え、剛性、強度、ドリフト能力などの構造挙動を評価しています。 試験片には、クロスロッドやせん断スタッドの間隔や数など、さまざまな変数があります。

結合鋼板複合耐力壁試験片に対する 6 つの物理試験のうちの最初の予備結果は、優れた挙動と繰り返し性能を示しています。 写真提供：AISC

目標は、システムの動作に関する洞察を提供し、耐震および風力設計規定の開発を可能にする実験データと数値モデルを生成することです。 「私たちは、よりコスト効率が高くなるように設計を最適化しようとしています」と、Varma 氏は言います。

チームは先月末に最初の身体検査を完了した。 暫定結果は「試験片の優れた挙動とサイクル性能」を示している、とヴァルマ氏は言う。

限界状態は予想どおりですが、試験片の強度は、単純な方法、コード方程式、さらには有限要素モデルを使用して計算されたものよりもさらに大きい、と彼は付け加えました。