JP2014085305A - 枠体構造物の強度試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吊下げワイヤによる吊下げ時を模擬した強度試験装置を小型化かつ低コスト化すると共に、枠体構造物に対する荷重の付加方向を容易に変更可能にする。
【解決手段】強度試験装置１０Ａは、枠体構造物Ｗの内側に配置された支持台１２と、支持台１２の上方にロードセル１８を介して固定された昇降台１６と、枠体構造物Ｗの四隅に設けられたアイプレートＩａと、昇降台１６の四隅に設けられたアイプレート２０との間に接続されたロッド２２とを備えている。支持台１２の支持点Ｐにおいて、昇降台１６に加わる４本のロッド２２の力のモーメントが釣り合うように構成されている。枠体構造物Ｗに対するロッド２２の荷重付加方向は、昇降台１６の大きさ及び高さで調整される。
【選択図】図１

Description

本発明は、枠体構造物をクレーンで吊り下げたときに、枠体構造物に加わる荷重を再現可能な強度試験装置に関する。

大型の枠体構造物をクレーンで吊り上げ、運搬船等に搭載するとき、吊下げワイヤを接続するアイプレートを始め、枠体構造物に大きな荷重が加わる。そのため、枠体構造物をクレーンで吊り上げたとき、アイプレート等を含む枠体構造物の一部が破損するおそれがある。従って、枠体構造物をクレーンで吊り上げた時に枠体構造物に加わる荷重を模擬した強度試験を行う必要がある。しかし、大型の枠体構造物の場合、大きな重量であるので、位置決めや姿勢の変更が容易でない。また、クレーンで吊り上げたときに枠体構造物に加わる荷重は、アイプレート等の位置や吊り上げ時の枠体構造物の姿勢によって種々に変わるので、それを再現するのは容易ではない。

特許文献１及び特許文献２には、一つの供試体に２種類の荷重を同時に付加できる複合荷重試験装置が開示されている。しかし、これらの試験装置は、クレーンで吊り上げたときに枠体構造物に加わる荷重を再現するものではない。このような強度試験は、従来、図８に示すような方法で行っていた。

図８において、特定の角度θを有する傾斜面１０２ａを有する固定台１０２を用い、固定台１０２の傾斜面１０２ａに枠体構造物Ｗをボルト等の固定具を用いて固定する。次に、枠体構造物Ｗに形成された、例えばアイプレート等の吊下げワイヤ接続部１０４にワイヤ１０６を接続する。そして、ワイヤ１０６をトラッククレーン１０８で上方へ引き上げることで、枠体構造物Ｗに荷重を付加していた。このように、特定の角度θを有する傾斜面１０２ａに枠体構造物Ｗを載置することで、荷重の付加方向を設定していた。

実開昭６２−１８０７４２号公報 特開昭６４−７５９３６号公報

しかし、大重量の枠体構造物Ｗを固定台１０２の傾斜面１０２ａに載置し固定する作業は、手間がかかると共に、安全面の配慮を必要とする。また、特定の傾斜角を有する固定台を必要とすると共に、枠体構造物Ｗに対して荷重の付加方向を変更するためには、傾斜面１０２ａの角度θが異なる固定台１０２を用意する必要があり、高コスト化となる。また、大きな高さのクレーンを用いる必要があり、強度試験を建屋の内部で行う場合には、建屋の天井面を高くする等の改修が必要となる。

本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、前記の強度試験装置を小型化可能にすると共に、試験の実施を容易かつ低コスト化し、さらに枠体構造物に対する荷重の付加方向を容易に変更可能にすることを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明の構造物の強度試験装置では、枠体構造物は基礎面に固定される。そして、枠体構造物の複数の吊下げワイヤ接続部に夫々一端が接続され、枠体構造物に荷重を付加する複数のロッドと、枠体構造物の内側又は外側に配置された支持台、及び支持台上に設けられ、複数のロッドの他端が接続された昇降台と、昇降台を上下方向へ昇降させ、複数のロッドを介して枠体構造物に荷重を付加する昇降装置と、複数のロッドに夫々設けられ、各ロッドに加わる荷重を検出する荷重検出手段と、複数のロッドのうち少なくとも１つのロッドに設けられ、ロッドの長さを調整することでロッドに加わる荷重を調整する荷重調整手段とを備えている。

本明細書において、枠体構造物とは、内部に物体を収納する収納空間が存在し、場合によっては、その物体が枠体構造物の内側に取り付けられるものを言う。本発明の強度試験装置では、枠体構造物に吊下げ時と同一方向へ荷重を付加したとき、支持台の支持点において、昇降台に付加される各ロッドの力のモーメントが釣り合うように構成している。

本発明によれば、昇降台の高さ及び昇降台が設けられた支持台の位置を調整することで、荷重の付加方向を任意の方向へ設定できる。そのため、従来のような固定台が不要になり、低コスト化できる。また、昇降台に付加される各ロッドの力のモーメントが釣り合うように構成しているので、昇降台や支持台に大きな偏荷重が働かない。この場合、各ロッドに設けられた、例えば歪ゲージ等の荷重調整手段で、各ロッドに働く荷重を検出し、これらの検出値に応じて、前記荷重調整手段で各ロッドに加わる荷重を調整できる。

これによって、強度試験装置の剛性を低下させることができるので、強度試験装置を小型化かつ低コスト化できる。そのため、強度試験を建屋の内部で行う場合でも、建屋の改修を必要としない。

例えば、枠体構造物が四角形の枠体構造物である場合、枠体構造物の四隅に設けられた吊り具接続部にクレーンのワイヤを接続し、枠体構造物をほぼ水平の状態で吊り上げる場合が想定される。この場合を模擬した強度試験では、支持台を枠体構造物の内側に配置し、枠体構造物の四隅に設けられた吊り具接続部に４本のロッドの一端を接続し、これらロッドの他端を昇降台に接続し、昇降台を上昇させるようにする。これによって、この吊り上げ状態を模擬した強度試験を、容易にかつ低コストで行うことができる。

本発明において、枠体構造物に接続されたロッドのみでは昇降台に対する力のモーメントを釣り合わせることができない場合がある。この場合、一端が基礎面に固定され、他端が昇降台に接続された補助ロッドを備え、枠体構造物に荷重を付加したとき、支持台の支持点において、昇降台に付加される複数のロッド及び補助ロッドの力のモーメントが釣り合うように構成するとよい。このように、補助ロッドを用いることで、昇降台に作用する力のモーメントを釣り合わせることができる。

例えば、枠体構造物が四角形の枠体構造物であり、枠体構造物の外側に支持台が配置され、枠体構造物の１辺の両端に設けられた吊り具接続部にクレーンのワイヤを接続して吊り上げる場合が想定される。この場合に枠体構造物に付加される荷重を模擬した強度試験では、枠体構造物の１辺の両端に設けられた吊り具接続部に２本のロッドを接続し、これらロッドの他端を昇降台に接続した上で、昇降台を微上昇させ、枠体構造物に荷重を付加するようにする。これによって、この場合を模擬した強度試験を、容易にかつ低コストで行うことができる。

本発明によれば、枠体構造物の吊り上げ時に枠体構造物に付加される荷重を模擬した強度試験装置を小型化できると共に、試験の実施を容易かつ低コスト化し、かつ枠体構造物に対して荷重を付加する角度を任意の角度に変更できる。

本発明の第１実施形態に係る強度試験装置の正面図である。 前記強度試験装置の平面図である。 前記強度試験装置の右側面図である。 本発明の第２実施形態に係る強度試験装置の正面図である。 前記第２実施形態に係る強度試験装置の平面図である。 前記第２実施形態に係る強度試験装置の左側面図である。 前記第２実施形態に係る強度試験装置の一部を拡大した平面図である。 従来の強度試験方法を示す説明図である。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。

（実施形態１）
本発明の第１実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。図１〜図３において、強度試験に供される枠体構造物Ｗは、端部で互いに結合された４個の枠片Ｗａ、Ｗｂ，Ｗｃ及びＷｄからなる。枠片Ｗａ〜Ｗｄは、直線状のＨ型鋼で構成され、枠体構造物Ｗは四角形をなし、内側に収納空間を有している。枠体構造物Ｗの四隅で、枠片Ｗａ〜Ｗｄを構成するＨ型鋼の上辺の上面に４個のアイプレートＩａが設けられている。また、図１に示すように、枠片Ｗａ及びＷｃの一端には、枠片Ｗａ及びＷｃを構成するＨ型鋼の中央辺に結合されたアイプレートＩｂ，Ｉｂが外側に延設されている。

強度試験を行う時、枠体構造物Ｗの四隅において、枠片Ｗａ〜Ｗｄを構成するＨ型鋼の下辺の下面には足場４２がボルト結合され、足場４２は、基礎面ｆに固定された台座４４にボルト結合されている。枠体構造物Ｗの内側空間には、強度試験装置１０Ａを支える支え治具３６が配置されている。支え治具３６は、立設された２本の支柱３８と、これら支柱の上端間に水平に架設されたＨ型鋼からなる梁材４０とで構成された２個の門型の支持台が支持台１２の両側に配置されて構成されている。

本実施形態は、４個のアイプレートＩａに吊下げワイヤ（図示省略）を接続し、該吊下げワイヤを介してクレーンで枠体構造物Ｗを吊り上げる時に、枠体構造物Ｗに加わる荷重を模擬した強度試験である。本実施形態の強度試験装置１０Ａのうち、枠体構造物Ｗの内側中央に設けられる構造物は、支持台１２と、支持台１２の上端に設けられた油圧ジャッキ１４（例えば５００トン容量の油圧ジャッキ）と、油圧ジャッキ１４のピストン１４ａの上端に固設された昇降台１６とで構成されている。油圧ジャッキ１４には、油圧ジャッキ１４に付加される荷重を検出するロードセル１８が設けられている。

昇降台１６は、Ｈ型鋼を組み合わせて扁平な直方体形状に形成されている。昇降台１６の下面四隅に、４個のアイプレート２０が取り付けられている。４個のアイプレート２０には、夫々軸２４を介して回動自在に接続具２６が装着されている。４個のアイプレートＩａには、夫々軸２８を介して回動自在に接続具３０が装着されている。そして、互いに対向配置された接続具２６と接続具３０間に、４本のロッド２２が連結されている。

各ロッド２２には、ロッド２２に付加される荷重を検出する歪ゲージ３２と、ロッド２２の長さを調整する長さ調整具３４が設けられている。長さ調整具３４は、例えば、上下両端部で、分割された２本のロッド２２と互いに逆ネジで螺合したケーシングからなり、該ケーシングを正方向又は逆方向へ回動させることで、上下のロッドを接近又は離隔させる構成のもの等を採用できる。なお、強度試験時のアイプレートＩａに対するロッド２２の方向が、枠体構造物Ｗをクレーンで吊り上げるときの枠体構造物Ｗに対するワイヤの方向と同一方向となるように、支持台１２の高さ及び昇降台１６の大きさ等が設定されている。

かかる構成において、強度試験を行う場合、支え治具３６で昇降台１６を下から支持する。この状態で、油圧ジャッキ１４を作動させて昇降台１６を微上昇させ、枠体構造物Ｗに対し上方へ引っ張る荷重を付加する。枠体構造物Ｗに荷重を付加しながら、４本のロッド２２に設けられた歪ゲージ３２で、各ロッド２２に付加された荷重を検出する。そして、４個の歪ゲージ２４の検出値が不均等であるとき、長さ調整具２６を操作し、４本のロッド２２に付加される荷重が均等になるように調整する。

本実施形態によれば、昇降台１６の高さ及び大きさを設定することで、枠体構造物ＷをアイプレートＩａに接続された吊下げワイヤを介してクレーンで吊り上げるときに、枠体構造物Ｗに加わる荷重の方向を模擬できる。また、油圧ジャッキ１４を作動させ、ロードセル１８で油圧ジャッキ１４に付加する荷重を監視することで、枠体構造物Ｗに加わる荷重を模擬できる。また、昇降台１６には４本のロッド２２から巨大な荷重が付加されるが、４本のロッド２２に設けられた歪ゲージ２４で各ロッド２２に加わる荷重を検出し、長さ調整具２６で各ロッド２２に加わる荷重を均一になるように調整することで、昇降台１６を支持する支持台１２の支持点Ｐにおいて、４本のロッド２２から昇降台１６に加わる力のモーメントを釣り合わせることができる。

これによって、昇降台１６に偏荷重が加わらないので、強度試験装置１０Ａの剛性を低下でき、そのため、強度試験装置１０Ａを小型化かつ低コスト化できる。従って、強度試験を建屋の内部で行う場合でも、建屋の改修を必要とせず、低コスト化できる。また、枠体構造物Ｗに付加する荷重の方向は、昇降台１６の高さ又は大きさを調整することで、自在に変更できるので、従来のように、荷重の方向を変更する度に、別な傾斜角を有する固定台と取り換える必要がなくなる。

（実施形態２）
次に、本発明の第２実施形態を図４〜図７により説明する。本実施形態において、枠体構造物Ｗの構造は、第１実施形態で用いられた枠体構造物Ｗと同一である。本実施形態は、枠片Ｗｄの両端に設けられた２個のアイプレートＩｂ，Ｉｂに吊下げワイヤを接続し、クレーンで枠体構造物Ｗを吊り上げる場合を模擬している。即ち、本実施形態の強度試験装置１０Ｂは、この場合に枠体構造物Ｗに付加される荷重を再現するものである。

基礎面ｆ上に支持台５０がボルト等の固定手段で固定されている。支持台５０の上端に油圧ジャッキ５２が設けられ、油圧ジャッキ５２のピストン５２ａの先端に、ロードセル５４を介して昇降台５６が固定されている。昇降台５６は枠体構造物Ｗの外側に配置されている。即ち、後述するロッド７６が枠体構造物Ｗに対して設定された角度で荷重を付加できる基礎面ｆ上の位置に、ボルト等で固定される。昇降台５６を支持する支え治具５８は、支持台５０の両側に立設された２本の支柱６０と、２本の支柱６０の上端間に架設された梁材６２とからなる。昇降台５６の上面は、梁材６２の下面にボルト等で結合されている。

昇降台５６は、第１実施形態の昇降台１６と比べて、水平方向の寸法が小さくなり、正方体に近い形状をしている。昇降台５６には、軸６４を介してロードセル６６が矢印方向に回動自在に軸支されている。ロードセル６６には、水平方向に向いた長辺を有する天秤アーム６８が接続されている。天秤アーム６８の両端に、接続具７２、７２が軸７０を中心に回動自在に軸支されている。接続具７２、７２に、長さ調整具７４，７４を介してロッド７６，７６の一端が接続されている。長さ調整具７４は、第１実施形態の長さ調整具３４と同一構成を有している。

図７に示すように、ロッド７６，７６の他端は、接続具７８，７８を介してアイプレートＩｂに取り付けられた軸８０に回動自在に接続されている。接続具７８、７８は、平面視で枠片Ｗｃの軸線に対して角度θ２だけ曲折され、ロッド７６，７６も同様である。

支持台５０を挟んで枠体構造物Ｗと反対側の基礎面ｆに、ボルト等によって接続台８２が固定されている。昇降台５６の中心軸線を中心として軸６４と対称な位置に軸８４が取り付けられている。軸８４に接続具８６が回動自在に装着され、接続具８６に補助ロッド８８の一端が接続されている。補助ロッド８８の他端は接続具９０を介して、接続台８２に取り付けられた軸９２に回動自在に接続されている。なお、ロッド７６，７６及び補助ロッド８８には、夫々歪ゲージ９４が貼付されている。

かかる構成において、ロッド７６，７６と鉛直線とのなす角度θ１、及び平面視で枠片Ｗａ又はＷｃの軸線とロッド７６，７６とのなす角度θ２は、枠体構造物Ｗをクレーンで吊り上げる時の、吊下げワイヤの吊下げ角度を模擬している。ロッド７６，７６が枠体構造物Ｗに対して角度θ１及びθ２の方向へ荷重を付加するように、支持台５０の位置、昇降台５６の高さ及び天秤アーム６８に対するロッド７６，７６の接続位置を調整する。また、補助ロッド８８と鉛直線とのなす角度もθ１となるように、接続台８２の位置を調整する。

かかる条件下で、油圧ジャッキ５２を作動させ、昇降台５６を微上昇させて、ロッド７６，７６を介して枠体構造物Ｗに荷重を付加する。このとき、ロードセル５４で油圧ジャッキ５２に加わる荷重を監視すると共に、歪ゲージ９４でロッド７６，７６に加わる荷重を監視する。例えば、ロッド７６，７６に加わる荷重が６０トンのとき、補助ロッド８８に加わる荷重は１２０トンとなり、油圧ジャッキ５２に加わる荷重は２４０トンとなる。ロッド７６，７６に加わる荷重に不釣り合いがあるときは、長さ調整具７２，７２でロッド７６，７６の長さを調整し、ロッド７６，７６に加わる荷重が均等になるように調整する。こうして、ロッド７６，７６及び補助ロッド８８から昇降台５６に加わる力のモーメントを釣り合わせながら、枠体構造物Ｗに荷重を付加する。

本実施形態によれば、昇降台５６を支持する支持台５０の支持点Ｐにおいて、ロッド７６，７６のみでは、ロッド７６，７６から昇降台５６に作用する力のモーメントを、釣り合わせることができないとき、補助ロッド８８を設けることで、これを解消できる。即ち、支持点Ｐで、ロッド７６，７６及び補助ロッド８８から昇降台５６に加わる力のモーメントを釣り合わせることで、強度試験装置１０Ｂの剛性を低減できる。そのため、強度試験装置１０Ｂを小型化かつ低コスト化できる。また、支持台５０や接続台８２の位置や、天秤アーム６８に対するロッド７６，７６の接続位置を調整することで、枠体構造物Ｗに付加する荷重の方向を任意に変更できる。そのため、クレーンで枠体構造物Ｗを吊り上げ時に加わる荷重の模擬が容易である。

本発明によれば、枠体構造物の強度試験装置を小型化できると共に、試験の実施を容易かつ低コスト化で行うことができる。

１０Ａ、１０Ｂ 強度試験装置
１２，５０ 支持台
１４、５２ 油圧ジャッキ
１４ａ、５２ａ ピストン
１６、５６ 昇降台
１８、５４、６６ ロードセル
２０ アイプレート
２２、７６ ロッド
２４、２８、６４、７０、８０、８４、９２ 軸
２６、３０、７２、８６、９０ 接続具
３２、９４ 歪ゲージ
３４、７４ 長さ調整具
３６、５８ 支え治具
３８、６０ 支柱
４０、６２ 梁材
４２ 足場
４４ 台座
６８ 天秤アーム
８２ 接続台
８８ 補助ロッド
Ｗ 枠体構造物
Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃ、Ｗｄ 枠片
Ｉａ、Ｉｂ アイプレート
Ｐ 支持点

Claims (4)

1. 基礎面に固定された枠体構造物の複数の吊下げワイヤ接続部に夫々一端が接続され、該枠体構造物に荷重を付加する複数のロッドと、
   該枠体構造物の内側又は外側に配置された支持台、及び該支持台上に設けられ、前記複数のロッドの他端が接続された昇降台と、
   該昇降台を上下方向へ昇降させ、前記複数のロッドを介して前記枠体構造物に荷重を付加する昇降装置と、
   前記複数のロッドに夫々設けられ、各ロッドに加わる荷重を検出する荷重検出手段と、
   前記複数のロッドのうち少なくとも１つのロッドに設けられ、該ロッドの長さを調整することで該ロッドに加わる荷重を調整する荷重調整手段とを備え、
   前記枠体構造物に吊下げ時と同一方向へ荷重を付加したとき、前記支持台の支持点において、前記昇降台に付加される各ロッドの力のモーメントが釣り合うように構成したことを特徴とする枠体構造物の強度試験装置。
2. 一端が前記基礎面に固定され、他端が前記昇降台に接続された補助ロッドを備え、
   前記枠体構造物に荷重を付加したとき、前記支持台の支持点において、前記昇降台に付加される前記複数のロッド及び前記補助ロッドの力のモーメントが釣り合うように構成したことを特徴とする請求項１に記載の枠体構造物の強度試験装置。
3. 前記枠体構造物が四角形の枠体構造物であって、該枠体構造物の内側に前記支持台が配置され、
   該枠体構造物の四隅に前記吊下げワイヤ接続部が設けられると共に、各吊下げワイヤ接続部に夫々前記ロッドが接続されていることを特徴とする請求項１に記載の枠体構造物の強度試験装置。
4. 前記枠体構造物が四角形の枠体構造物であって、該枠体構造物の外側に前記支持台が配置されると共に、前記補助ロッドの一端は該支持台を挟んで前記枠体構造物と反対側の前記基礎面に固定され、
   前記枠体構造物の前記支持台に対面した１辺の両端に、前記吊下げワイヤ接続部が設けられ、各吊下げワイヤ接続部に夫々前記ロッドが接続されていることを特徴とする請求項２に記載の枠体構造物の強度試験装置。
   

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