JP2012002790A - 馬蹄型（二分割及びｕ字形）引張・圧縮荷重計と受圧用半割れチャック及び加圧ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】既設のボルトや棒鋼の耐圧強度を測定する場合、端部に他の機材が固定されているとボルトや棒鋼の端部から試験器具が入らないため、これら端部に取り付けられている機器を一旦取り除く必要があった。
【解決手段】荷重計１を馬蹄形（Ｕ字形／ニ分割）にし、加圧ユニット３は二分割にした。これにより、加圧ユニットおよび荷重計で構成される試験機を試験材の棒鋼４の横面から取付可能となり、作業性が向上する。
【選択図】図１

Description

構造物や機械物に取り付けられた鉄筋やボルト、鋼線、鋼ワイヤー、棒鋼、型鋼等の引張力試験や圧縮試験、トルク試験、軸力試験に関する。

既設のボルトや棒鋼、鉄筋で、構造物や機械が古くなり耐震強度や耐圧強度を試験するに当り、両端が固定されており棒鋼の端部より試験用機具（荷重計等）が入らない事が有る。また橋のような高い梁を作成する時は、鉄筋の片端を地表にコンクリートにて固定するが、主柱となる鉄筋は８〜１０ｍも有り、試験機具を設置するためには鉄筋の上端部まで試験機具をクレーンで巻き上げて挿入設置する必要が有り、上部からの機材落下の危険性が伴い、人材も多数必要となり、またクレーンを使用するため試験費用が高価となるため本形状荷重計を考案した。

従前は、ドーナツ状の荷重計と油圧ジャッキ及びチャックを棒鋼の片端より挿入しなければならなかったため、挿入する片端位置にボルトや他の機材が接続されていると、その部分を取り除き試験機具を設置する必要があった。本荷重計では取り除かなくても設置寸法のみ有れば試験を行なう事ができるため、馬蹄形の場合環状形と違い荷重受け部に受圧しない空間が有り、偏荷重が発生する危惧が有るため、ニ分割形の荷重計にてその危惧を払拭させ、本荷重計の寸法をできるだけ小さい物とする事ができる。

受圧用半割り異形チャックは、荷重計と同じく従前は片端部より挿入しているため、棒鋼の横面より設置できる。チャックには加圧ユニットの載荷荷重全体の力が掛かり、半割れ部の止め部材に集中応力が発生し止め部材が破損する恐れが有るが、回避するために止め部材の強度を強くする。

加圧ユニットも従前は片端部より挿入しているため、時間と費用が多く掛かっていたが、荷重計やチャックも同じように横面より設置できるため、設置時間や費用も圧縮でき、設置も人力で行なう事となるため安全にも寄与する事ができ、軽量小型とする事ができる。

検討の結果開発した物は、棒鋼等の先端より挿入するのではなく横面より設置する方法であった。本方式にて試験を行なうと、古くなった機械の強度試験でボルト等で両端が固定されていても、横面より挿入するスペースさえ確保できれば、早く、安価に、簡便に試験ができ従来の試験と同じ精度での施工ができる。

試験を行なうスペース、場所、精度により、どうしても偏荷重を受ける恐れの有る場合は、ドーナツ形状荷重計の二分割形にて精度を確保する。

受圧用半割り異形チャックは、棒鋼を横面よりニ分割のチャックにて取り囲む方式のため、載荷荷重がチャックに掛かり、ニ分割している面に集中応力が掛かる事が予想されるので、ボルト等の割れ止め具の強度が必要と思われる。載荷重容量に合わせたチャックと割れ止め具を各種作成する。その際応力ゲージを貼り、データを取る試験を行なう。

加圧ユニットは従前は片端部より挿入しているため、馬蹄形（Ｕ字形）の形状として同じく横面よりの設置を行なう。横面より設置を行なう事により従来使用していたクレーンや設置機械が不要となり、人力にて１０ＭＮクラスの加圧ユニットもセットする事ができるようになり省エネ効果が有る。人力にて設置を行なうために小型軽量を目指すため、３本組ジャッキの配管等は受圧板の中に加工して埋め込む方法を取る。

現状の試験においては、片端部より挿入するためにボルトや機械部材を取り払わなくてはならなかったが、本馬蹄形（Ｕ字形）ニ分割形荷重計やチャック、加圧ユニットを使用すれば、載荷試験機具のスペースのみ隙間を空けるだけで試験ができ、片端部をフリー状態にする手間と時間と費用の削減につながる。また本方法であれば、既設の機械やコンクリート構造物にも使用できるため、片端部を取り払ったり破壊する必要がなく、クレーン等の重機が不要となり省エネ効果、資源の活用に寄与する事ができる。

本方式では、最小１０Ｎから最大２０ＭＮクラスまで製作できるため、微小ネジの軸力測定からコンクリート構造物の引抜き試験まで簡便に応用する事ができる。

本馬蹄形（Ｕ字形）ニ分割形荷重計とチャック、加圧ユニットは個々に使用する事が可能なため、荷重計は軽量で全体が小さく安価に製作する事ができ、加圧ユニットはジャッキが内臓されるため小さいジャッキで、高出力が出て軽量で安価な物を目指し、チャックについては、棒鋼等に噛み込みロックするため母材より弱い材料では耐久性がなく、硬く強い超鋼材等を使用し強く小型の物を作成する。

当商品は新開発品に付き実績例は無いが、現在当年度内に製作を行なうべく、設計、加工打合せに入っている。なお、他商品で片端部より挿入するドーナツ形状の荷重計、チャック、加圧ユニット等は商品として多量に市販されている。

橋脚の耐震補強工事に使用される鉄筋で、径Φ５１（Ｄ５１）〜Φ１３（Ｄ１３）、長さ６０００〜１２０００ｍｍの鉄筋引抜き強度試験には、現在ドーナツ形状の荷重計、チャック、加圧ユニットを使用し、試験設置には上端部へクレーンにて巻き上げて軸穴を通し、下位置まで巻き下げて設置後試験を行なっているため、不安全作業が付きまとっている。

機械関係では、スタッドボルトの強度試験のための引張試験に現在はドーナツ形状の荷重計を使用している。

橋梁やアーム形状の補強材となっているＰＣ鋼材（ＰＣワイヤー）の緊張力試験には、現在ドーナツ形状の荷重計、チャック、加圧ユニットと変位計が使用されている。

当商品は、現在有るドーナツ形状の荷重計、チャック、加圧ユニットのシステムに替わりうる商品で、早く簡易に設置でき、安価に試験を行なう事のできるシステムである。現状使用している橋台、橋脚、橋梁のボルト引張試験や鉄筋引張試験、トンネルのアンカーボルト引張試験等に広く使用できる。

工業用試験は形鋼で製作されている枠の取付強度試験やワイヤーの引張強度試験、各種軸径のボルト軸力試験等に、現状のドーナツ形状荷重計に替える事ができる。

図１は正面より見た全体図で、▲１▼馬蹄形（ニ分割／Ｕ字形）荷重計、▲２▼ニ分割チャック、▲３▼加圧ユニット、▲４▼試験材の鉄筋（棒鋼）である。通常の設置は、地面上に▲３▼加圧ユニットを棒鋼の横面より挿入し加圧シリンダー３本の中心にセットする。次に荷重計を棒鋼横面より加圧ユニットの上に載せ、荷重計のセンターに棒鋼の中心が来るようにセットする。次に▲２▼チャックのハウジングを荷重計の上に取り付ける。▲２▼チャックは２ヶに分かれているので２ヶのハウジングで棒鋼を抱くように２ヶで合わせ、割り止めボルトを強く締め付ける。その後噛み込み刃を上部へ２ヶ挿入し、軽くハンマーにて刃を棒鋼に噛み込ませる。その時噛み込み刃は２ヶ同じ位置になるようセットする。その後▲１▼荷重計に指示計等をセットし、▲３▼加圧ユニットに加圧ポンプ等をセットして引張試験を行なう。
馬蹄形（ニ分割／Ｕ字形）荷重計、ニ分割チャック、加圧ユニットの全体の組立図 馬蹄形（Ｕ字形）荷重計の外観平面図 馬蹄形（ニ分割）荷重計の外観平面図 ニ分割チャックの外観平面図 馬蹄形（Ｕ字形）加圧ユニットの外観平面図 馬蹄形（Ｕ字形）荷重計の断面図 馬蹄形（ニ分割）荷重計の断面図 ニ分割チャックハウジング部の断面図 馬蹄形（Ｕ字形）加圧ユニットの断面図

Claims (6)

1. コンクリート構造物の骨格や各種機械物の強度枠となっている鉄筋や棒鋼、ボルト、鋼管や圧延鋼材などの固定引張強度試験を各種試験材の横面より設置する試験材料で、構成は馬蹄形（Ｕ字形）と円形半割り形荷重計と引張荷重力を発生させる馬蹄形（Ｕ字形）加圧ユニットと加圧ポンプ及び引張反力を受け止める受圧用半割り異形チャックとの構成及び形状。
2. 荷重計形状は馬蹄形（Ｕ字形）をしており、馬蹄形（Ｕ字形）１台にて全荷重を掛ける物と、試験構造物上偏荷重を避ける事ができない場合は、円形状の半割り形２ヶを合わせて１台として使用する。本荷重計の内部素子はストレンゲージ式、ピエゾ式、差動トランス式、半導体式、磁気ひずみ式等の方式にても可能で、使用法や使用場所により素子方式を変更でき、なお半割り形荷重計の使用時は、半割り２ヶの出力を１台の出力値として見るような回路構成を行なう荷重計の構造及び形状。
3. 馬蹄形（Ｕ字形）の荷重計を設置して引張試験を行なう時は、引張反力を受ける受圧用異形半割りチャックが必要となり、本受圧用異形半割りチャックは、受圧力を受けるハウジング部が２ヶの半割りとなっており、試験材の横面より取付可能で、受圧保持力の有るボルト等でハウジング部を締め止めする構造と形状。
4. 加圧ユニットは、試験材の横面より馬蹄形（二分割）荷重計と受圧用異形半割れチャックの間に設置し、試験材に試験加重を掛ける機具で３本〜５本のシリンダーより構成されている。各シリンダーは偏荷重の掛からないように調整弁にて調整でき、試験材は使用シリンダーの中心にセットでき、曲げモーメントの掛からない形状と構造。
5. 上記馬蹄形（Ｕ字形）とニ分割形の荷重計、加圧ユニット、チャックの構造と形状。
6. スタットボルト等の軸力試験を行なうために、ボルト間に挿入する馬蹄形状の荷重計の構造と形状。

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