JP2014095645A - 引抜き試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】重機が使用できない場所であっても基礎耐力を把握することができ、しかも、基礎耐力を精度よく測定することができる引抜き試験装置を提供する。
【解決手段】基礎耐力を測定する引抜き試験装置１であって、基礎耐力が測定される地盤Ｇに設置される簡易フレーム２と、簡易フレーム２に取り付けられる荷重付与手段１０と、荷重付与手段１０と地盤Ｇに埋設された基礎部材ＢＰとの間に配置され、両者に連結される荷重測定手段２０と、を備えており、荷重付与手段１０が、荷重測定手段２０を、地盤Ｇから離間する方向に連続的に移動させ得る機能を有するものである。簡易フレーム２を設置して、簡易フレーム２に荷重付与手段１０を固定し、荷重付与手段１０と基礎部材ＢＰとの間に荷重測定手段２０を設置するだけで、引抜き試験の準備が完了する。したがって、試験を実施する場所において、試験の準備を簡単かつ短時間で行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、引抜き試験装置に関する。さらに詳しくは、農業用ビニールハウス等のパイプ材等の骨格を有する建屋を設置する場所における基礎耐力を調べるために使用される引抜き試験装置に関する。

農業用ビニールハウス等（以下、単にビニールハウスという）では、パイプ材等によって骨格ＦＢを形成し、その骨格ＦＢに合成樹脂などを素材とするフィルムを被せて建屋が形成される。かかるビニールハウスＨでは、地面に埋設されたアンカー杭などの基礎部材ＢＰに骨格ＦＢを固定することによって、骨格ＦＢが地盤Ｇに固定される。

かかるビニールハウスでは、フィルムが骨格ＦＢに固定されているので、台風などの強風時において骨格ＦＢに被せたフィルムに強風が吹きつけた場合、フィルムに加わる力は骨格ＦＢによって支えられる。骨格ＦＢは基礎部材ＢＰに固定されているので、フィルムに加わる力は、最終的に、基礎部材ＢＰを地盤Ｇから引き抜く力となって基礎部材ＢＰに加わることとなる。以下、基礎部材ＢＰを地盤Ｇから引き抜く力に対する抵抗力のことを、基礎耐力という。

ここで、基礎部材ＢＰを地盤Ｇから引き抜く力が基礎耐力よりも小さければ、引き抜く力に耐えて基礎部材ＢＰは地盤Ｇに固定された状態で維持される。一方、基礎部材ＢＰを地盤Ｇから引き抜く力が基礎耐力よりも大きければ、基礎部材ＢＰは地盤Ｇから引き抜かれてしまい、ビニールハウスは倒壊したり吹き飛んだりしてしまう。したがって、ビニールハウスを設置する際には、事前に基礎耐力を把握しておくことが重要である。

ここで、基礎耐力は、アンカー杭の形状や地質などによって変化するので、ビニールハウスを設置する場所の基礎耐力を把握するには、その現場で引抜き試験を行う必要がある。

従来、ビニールハウスを設置する場所で引抜き試験を行う方法として、以下の方法が採用されている。

まず、基礎部材ＢＰを地盤Ｇに埋設するなどして設置した上で、基礎部材ＢＰに吊りばかりを取り付ける。ついで、この吊りばかりを重機に吊り下げた後、重機によって吊りばかりを持ち上げる。すると、重機が基礎部材ＢＰを引き上げる力を吊りばかりによって測定することができる。

そして、従来の方法では、基礎部材ＢＰが地盤Ｇから引き抜かれたときの荷重（つまり最大荷重）に基づいて基礎耐力を推定している。

一方、基礎耐力には、アンカー杭の形状等が影響することから、アンカー杭の開発現場において、アンカー杭自体の引き抜きに対する強さが測定されている。例えば、特許文献１には、アンカー杭の引抜き耐力試験の方法として、以下の方法が開示されている。

まず、試験用の地盤にアンカー杭を埋設した後、支持設備にチェーンブロックと吊りばかりを吊り下げて、吊りばかりにアンカー杭を連結する。ついで、チェーンブロックを手動で巻き上げることによってアンカー杭を引き抜く。すると、アンカー杭が地盤から引き抜かれたときの荷重を測定することができる。

そして、特許文献１の方法では、アンカー杭が地盤から引き抜かれたときの荷重を実測最大荷重として、この実測最大荷重に基づいて引抜き耐力を決定している。

特開２００６−１６１４４２号公報

しかるに、特許文献１の方法は、あくまでもアンカー杭自体の引抜き耐力を測定する試験であり、そもそもビニールハウスを設置する場所での試験を想定していない。つまり、特許文献１の方法は、支持設備を有する施設、つまり、試験を行うための専用施設において実施する試験に過ぎない。したがって、特許文献１の方法では、ビニールハウスを設置する場所において基礎耐力を測定することはできない。

しかも、チェーンブロックによって引き抜き荷重を付与しているため、引き抜き荷重を連続的に加えることができない。このため、引き抜き荷重を測定することができても、アンカー杭を引きぬく力を連続的に変化させることができないので、測定される引き抜き荷重の精度が悪いという問題もある。

一方、重機を利用する方法の場合、ビニールハウスを設置する場所において基礎耐力を測定することはできるものの、測定できる場所が限定される。つまり、重機を使用できる場所でなければ基礎耐力を測定することができない。

また、重機を作動させなければならないので、試験が非常に大掛かりになる。そして、重機を作動させた場合も、特許文献１の方法と同様に、引き抜き荷重を連続的に変化させることは実質的に困難であり、測定される最大荷重の精度が悪くなる。

しかも、特許文献１の方法、重機を利用する方法のいずれの方法でも、基礎部材が地盤から完全に引き抜かれた後でなければ最大荷重を把握することができないので、どのタイミングで最大荷重が発生したかなどについては全く把握することができない。

本発明は上記事情に鑑み、重機が使用できない場所であっても引き抜き荷重を測定することができ、しかも、引き抜き荷重を精度よく把握することができる引抜き試験装置を提供することを目的とする。

第１発明の引抜き試験装置は、引き抜き荷重を測定する引抜き試験装置であって、引き抜き荷重を測定する地盤に設置される簡易フレームと、該簡易フレームに取り付けられる荷重付与手段と、該荷重付与手段と地盤に埋設された基礎部材との間に配置され、両者に連結される荷重測定手段と、を備えており、前記荷重付与手段が、前記荷重測定手段を、地盤から離間する方向に連続的に移動させ得る機能を有するものであることを特徴とする。
第２発明の引抜き試験装置は、第１発明において、前記荷重付与手段が、軸を有する移動部と、該移動部の軸を、該ネジ軸の軸方向に移動させる駆動部と、を有していることを特徴とする。
第３発明の引抜き試験装置は、第２発明において、前記荷重付与手段の移動部が、ウォームジャッキであることを特徴とする。
第４発明の引抜き試験装置は、第２または第３発明において、前記荷重測定手段が、前記荷重付与手段を前記基礎部材に対して揺動可能に連結するものであることを特徴とする。
第５発明の引抜き試験装置は、第１、第２、第３または第４発明において、前記簡易フレームが、複数本のパイプを組み合わせて形成されたものであることを特徴とする。

第１発明によれば、簡易フレームを設置して、簡易フレームに荷重付与手段を固定し、荷重付与手段と基礎部材との間に荷重測定手段を設置するだけで、引抜き試験の準備が完了する。したがって、試験を実施する場所において、試験の準備を簡単かつ短時間で行うことができる。また、簡易フレームに荷重付与手段を設置するだけであるので、重機を入れることができない場所などでも試験を実施することができる。しかも、荷重付与手段を作動させれば、基礎部材を引き抜く荷重を連続的に基礎部材に付与することができるので、引き抜き荷重を精度よく測定することができ、基礎耐力を精度よく把握することができる。さらに、引き抜き荷重を連続的に基礎部材に付与するので、最大荷重が発生するタイミングなども把握できるし、引き抜き荷重に対して基礎耐力がどのように変化するかについても確認することができる。
第２発明によれば、荷重付与手段がネジ軸をその軸方向に移動させることによって引き抜き荷重を発生させるので、引き抜き荷重を連続的かつ所定の方向に沿って付与することができる。
第３発明によれば、荷重付与手段の移動部がウォームジャッキであるので、軸の移動がスムーズとなり、荷重測定手段の移動もスムーズとなる。しかも、軸の移動量、つまり、荷重測定手段の移動量を一定にすることができるという利点が得られる。
第４発明によれば、荷重付与手段を設置する際に、荷重付与手段と基礎部材の位置合わせを厳密に行う必要がないので、荷重付与手段の配置等を簡単に行うことができ、試験の準備時間を短縮することができる。
第５発明によれば、簡易フレームが複数本のパイプを組み合わせて形成されたものであるので、簡易フレームを軽量化できしかも組立が容易になる。しかも、パイプの組み合わせを調整すれば、簡易フレームの形状を変更できるので、基礎耐力を測定する場所に合わせて適切な形状とすることができる。

本実施形態の引抜き試験装置１の概略説明図であって、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は正面図であり、（Ｃ）は側面図である。 荷重付与手段１０および荷重測定手段２０の概略拡大説明図である。 パイプハウスの骨格ＦＢと基礎部材ＢＰとの連結状態の概略説明図である。 実験に使用したアンカー杭の概略説明図である。 実験結果を示した図である。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明の引抜き試験装置は、地面に埋設された部材について、引き抜きに対する耐性を試験するための装置であって、耐性を判断する基礎データとなる引き抜き荷重を精度よく測定できるようにしたことに特徴を有している。

上述した引き抜き荷重とは、地面に埋設された部材（以下、基礎部材という）を地面から引き抜くように引っ張ったときに発生する力を意味している。図５に示すように、基礎部材を地面から引き抜く方向に引っ張る力（荷重）を徐々に大きくしていくと、引き抜き荷重は徐々に大きくなり、基礎部材が動く直前に最大荷重となる。つまり、地盤に対して基礎部材が安定した状態で固定されている間（つまり基礎部材が全く動かない間）は、荷重の増大に伴って引き抜き荷重が大きくなる。一方、地盤に対して基礎部材の固定が弱くなったとき（例えば、基礎部材の上方への移動や斜めへの傾きなどが発生したとき）には、引き抜き荷重が同じ大きさに維持されたり引き抜き荷重が減少したりする状態となる。したがって、荷重を連続的に加えかつその際に発生する引き抜き荷重の変化を連続的に捉えることができれば、最大荷重を正確に測定することができる。そして、最大荷重を測定することができれば、基礎部材を地盤から引き抜く力に対する抵抗力（以下基礎耐力という）を把握することができる。

上述した基礎部材とは、例えば、農業用のビニールハウスのパイプフレームを地盤に固定するために使用されるものである。例えば、図３に示すような方法で骨格ＦＢを地盤Ｇに固定する部材、つまり、アンカー杭や埋設基礎などが本明細書でいう基礎部材ＢＰに相当する。
また、本発明の引抜き試験装置は、上記のような基礎部材ＢＰの引き抜き試験だけでなく、部材連結部におけるネジの引き抜き耐力試験や部材の曲げ試験などにも使用することができる。

なお、以下の説明では、基礎部材ＢＰとして、図４（Ａ）に示すようなアンカープレートを使用した場合を説明する。具体的には、基礎部材ＢＰは、引き抜き抵抗となる抵抗プレートＲＰと、この抵抗プレートＲＰに立設された一対の軸材ＡＰ，ＡＰと、この一対の軸材ＡＰ，ＡＰの先端間に設けられた係合部Ｋを有している。一対の軸材ＡＰ，ＡＰは、その軸方向が抵抗プレートＲＰの表面と直交するように、その基端が抵抗プレートＲＰに固定されている。したがって、抵抗プレートＲＰが地中に埋設されるように基礎部材ＢＰを地盤に設置すれば、基礎部材ＢＰを引き抜くように係合部Ｋを引っ張っても、抵抗プレートＲＰが引き抜く力に対する抵抗となる。つまり、抵抗プレートＲＰが地中に埋設されるように基礎部材ＢＰを地盤に設置すれば、基礎部材ＢＰを地盤に固定することができるのである。とくに、一対の軸材ＡＰ，ＡＰが地面とほぼ直交するように設置すれば、基礎部材ＢＰを地盤に固定することができる。

（本実施形態の引抜き試験装置１による試験について）
まず、本実施形態の引抜き試験装置１を説明する前に、本実施形態の引抜き試験装置１による試験方法を簡単に説明する。

図１に示すように、地盤Ｇには、基礎部材ＢＰが埋設されている。具体的には、基礎部材ＢＰは、その抵抗プレートＲＰが地盤Ｇに埋設され、その一対の軸材ＡＰ，ＡＰの先端部、つまり係合部Ｋが地面から突出した状態となるように設置される。

かかる基礎部材ＢＰを埋設した後、基礎部材ＢＰの周囲に、本実施形態の引抜き試験装置１の簡易フレーム２を設置する。
ついで、基礎部材ＢＰのほぼ鉛直上方に、荷重付与手段１０を配置し、荷重付与手段１０を簡易フレーム２に固定する。
荷重付与手段１０が固定されると、荷重付与手段１０のねじ軸１６の下端に荷重測定手段２０の一端が取り付けられる。
最後に、荷重測定手段２０の他端を基礎部材ＢＰの係合部Ｋに連結すると、引抜き試験の準備が完了する。

引抜き試験の準備が完了すると、荷重付与手段１０の駆動部１１が作動され、ねじ軸１６がその軸方向に沿って上方に移動するように、駆動部１１からねじ軸１６に力が加わる。つまり、ねじ軸１６を介して、荷重測定手段２０を地盤Ｇから離間させる方向に力が加わる。言い換えれば、基礎部材ＢＰに対して、基礎部材ＢＰを上方に引き上げるような力、つまり、基礎部材ＢＰを地盤Ｇから引き抜く方向に沿った力（引き抜き荷重）が加わる。

駆動部１１の作動により、ネジ軸１６は上方に移動しようとするが、基礎部材ＢＰが移動しない場合は、駆動部１１が発生する駆動力が次第に大きくなり、荷重測定手段２０が測定する引き抜き荷重も徐々に大きくなる。

やがて、引き抜き荷重が最大荷重に到達すると、基礎部材ＢＰの移動が始まる。一旦基礎部材ＢＰが移動を開始すると、基礎部材ＢＰを移動させるために必要な引き抜き荷重が小さくなるので、荷重測定手段２０も減少する。つまり、最大荷重となると荷重測定手段２０が増大から減少に変化するので、その変化点の荷重を最大荷重と判断することができる。

なお、最大荷重が把握できた時点で駆動部１１の作動を停止して、試験を終了してもよいが、基礎部材ＢＰが完全に引き抜かれるまで試験を行ってもよい。最大荷重が把握できた時点で試験を終了した場合には、試験時間を最短にすることができるという点で好ましい。一方、基礎部材ＢＰが完全に引き抜かれるまで試験を行った場合には、最大耐力後の耐力低下を正確に把握できるという点で好ましい。

（本実施形態の引抜き試験装置１）
つぎに、本実施形態の引抜き試験装置１を説明する。

図１において、符号２は、本実施形態の引抜き試験装置１の簡易フレームを示している。簡易フレーム２は、後述する荷重付与手段１０が取り付けられるものであり、上述したように、荷重付与手段１０から基礎部材ＢＰに引き抜き荷重を加えた状態でも、安定した状態で荷重付与手段１０を支持できるものである。

簡易フレーム２は、複数本のパイプを連結具によって組み合わせて形成されたものである。
具体的には、簡易フレーム２は、複数本のパイプ３ａを連結具３ｃ（図示せず）によって井桁状に組み合わせた一対の壁状部３,３を備えている。一対の壁状部３,３は地面に立てて設置されるものであり、その地面に立てられるパイプ３ａの端部（つまり地面と接触する端部）には、板状のベースプレート３ｂが取り付けられている。
かかる一対の壁状部３,３は、両者間に間隔を有するよう地面に立てて配置された状態で、複数本の連結パイプ４ａによって連結されている。そして、複数本の連結パイプ４ａは、連結具３ｃと実質同様の連結具４ｃ（図示せず）によって、一対の壁状部３,３のパイプ３ａに連結されている。

以上のように、簡易フレーム２は、パイプ３ａ，４ａを連結具３ｃ，４ｃによって連結して組み立てているだけであるので、簡易フレーム２は簡単に組み立てることができる。つまり、試験を実施する場所に簡単かつ短時間で簡易フレーム２を設置することができるから、試験の準備を簡単かつ短時間で行うことができる。

しかも、簡易フレーム２は、パイプ３ａ,４ａを連結具３ｃ，４ｃによって連結して形成されているので、各部材に分解すればコンパクトにできるから、狭い場所でも持ち込むことが可能となる。そして、パイプ３ａ,４ａ同士を組み合わせる位置や、使用するパイプ３ａ,４ａの長さを調整すれば、組み立てられた状態の簡易フレーム２の大きさや形状を調整することができる。つまり、簡易フレーム２は、どんな場所でも設置することが可能となるから、どんな場所でも、引抜き試験を実施することが可能となる。例えば、重機を入れることができない場所などでも、簡易フレーム２を設置して引抜き試験を実施することができる。

ここで、荷重付与手段１０から基礎部材ＢＰに引き抜き荷重を加えた場合、基礎部材ＢＰを引き抜く力の反力として、荷重付与手段１０を基礎部材ＢＰに向かって移動させるような力が発生する。つまり、荷重付与手段１０を介して、簡易フレーム２を下方に押し付けるような力が発生する。このため、簡易フレーム２は、かかる力を支持して、荷重付与手段１０を、基礎部材ＢＰに引き抜き荷重を加える前の状態のまま保持できる程度の強度を有するように形成される。

例えば、間口８０００ｍｍ、奥行き１５０００ｍｍ、高さ４５４８ｍｍのパイプハウスを砂地に設置する場合、通常２２本程度のアンカー杭が設置される。この場合には、一本のアンカー杭について、引き抜き荷重が加わったときの最大荷重は２０００Ｎ程度が必要となる。
かかるアンカー杭の引抜き試験を行う場合には、アンカー杭に加わる引き抜き荷重の５〜７倍程度の力が簡易フレーム２に加わっても、簡易フレーム２が倒壊損傷したり、簡易フレーム２自体が地盤にめり込む等の問題が生じないことが必要である。

例えば、パイプ外径が４８．６ｍｍ、厚さ２ｍｍのパイプを図１に示すように組み合わせれば、上記力が加わっても、簡易フレーム２が倒壊損傷しないようにすることができる。つまり、荷重付与手段１０を、基礎部材ＢＰに引き抜き荷重を加える前の状態のまま保持できるのである、この場合、パイプを連結する連結具として、市販されている足場用クランプを使用すれば、上述したような力が加わっても、パイプ同士の連結が外れたりずれたりすることを防ぐことができる。

また、地盤Ｇと接触するベースプレート３ｂとして、例えば、１３０ｍｍ×１３０ｍｍ程度の板を使用すれば、上述したような力が加わっても、簡易フレーム２自体が地盤にめり込んだりしないようにすることができる。

なお、簡易フレーム２のパイプ３ａ，４ａを組み合わせる方法やベースプレート３ｂの大きさは、図１に示す構造や上述したような大きさに限定されない。試験において想定される最大荷重でも倒壊損傷したり地盤Ｇにめり込んだりするなどの問題が生じないように適宜設計すればよい。

また、簡易フレーム２は、パイプを組み合わせたものに限定されず、例えば、板材等を組み合わせて簡易フレーム２を形成してもよい。しかし、複数本のパイプを組み合わせて簡易フレーム２を形成すれば、簡易フレーム２を軽量化でき組立が容易になる。しかも、パイプの組み合わせを調整すれば、簡易フレーム２の形状を適宜変更できるので、基礎耐力を試験する場所に合わせて、簡易フレーム２を適切な形状とすることができる。

（荷重測定手段２０）
つぎに、荷重測定手段２０を説明する。
荷重測定手段２０は、荷重付与手段１０と基礎部材ＢＰとの間に設けられ、両者を連結するものである。この荷重測定手段２０は、荷重を測定するロードセルなどのセンサを備えた測定部２１と、この測定部２１を荷重付与手段１０のネジ軸１６および基礎部材ＢＰに連結する連結部材２２、２３とを有している。

連結部材２２、２３は、一端が測定部２１に揺動可能に連結され、他端がネジ軸１６または基礎部材ＢＰに連結し得る構造に形成されている。
具体的には、連結部材２２は、その一端が測定部２１の一端（図２では上端）に軸支されており、その他端がネジ軸１６の下端に固定されている。一方、連結部材２３は、その一端が測定部２１の他端（図２では下端）に軸支されており、その他端に基礎部材ＢＰの係合部Ｋに係合しうる係合部材２３ａを備えている。

以上のごとき構成であるので、図２に示すように、荷重測定手段２０の連結部材２３の他端を基礎部材ＢＰの係合部Ｋに係合させれば、荷重測定手段２０によって、荷重付与手段１０のネジ軸１６と基礎部材ＢＰとの間を連結することができる。

そして、荷重付与手段１０のネジ軸１６と基礎部材ＢＰとの間を連結した状態から、荷重付与手段１０を作動させれば、測定部２１に対してその一端と他端とを離間するような力（引っ張り荷重）が加わる。すると、引っ張り荷重を測定部２１のセンサによって検出することができる。

しかも、連結部材２２は、その他端が荷重付与手段１０のネジ軸１６の下端に固定されているものの、その一端は測定部２１の一端に軸支されている。また、連結部材２３も、その一端が測定部２１の他端に軸支されている。すると、荷重付与手段１０のネジ軸１６の軸方向と基礎部材ＢＰの軸材ＡＰの軸方向が一致していなくも、荷重測定手段２０によって荷重付与手段１０と基礎部材ＢＰとを連結できる。すると、両者の位置合わせを厳密に行う必要がないので、荷重付与手段１０の配置等を簡単に行うことができ、試験の準備時間を短縮することができる。

なお、係合部材２３ａは、基礎部材ＢＰの係合部Ｋに係合すると、係合部材２３ａと係合部Ｋとが固定されるようにしてもよい。しかし、係合部材２３ａを基礎部材ＢＰの係合部Ｋに係合した状態で連結部材２３が基礎部材ＢＰの軸材ＡＰに対して揺動可能となるような構造とすれば、荷重付与手段１０と基礎部材ＢＰとの位置合わせがさらに容易になるという利点が得られる。
また、係合部材２３ａと係合部Ｋとが直接連結される場合を説明したが、係合部材２３ａと係合部Ｋとを、チェーンやひも、軸材などを使用して連結してもよい。しかし、係合部材２３ａと係合部Ｋとを直接連結すれば、測定部２１と係合部Ｋとを連結する部材の歪を小さくできる。すると、測定部２１と係合部Ｋとを連結する部材に起因する、引っ張り荷重の測定誤差を小さくできるので好ましい。

また、測定部２１において荷重を測定するセンサは、ロードセルに限定されない。センサは、測定部２１に対してその一端と他端とを離間するような力が加わったこと、および、その力の大きさを連続的に測定できる機能を有するものであれば採用することができる。例えば、圧力センサーやバネばかりなどを荷重を測定するセンサとして使用することが可能である。

（荷重付与手段１０）
図２に示すように、荷重付与手段１０は、駆動部１１と移動部１５とを備えている。

まず、移動部１５は、軸方向に沿って移動可能に設けられたネジ軸１６と、このネジ軸１６と噛み合ったウォームとを有するウォームジャッキである。

この移動部１５のウォームには、駆動部１１が連結されている。具体的には、駆動部１１の電動モータ１１ｍの主軸が、減速機１１ａを介して、移動部１５のウォームに連結されている。つまり、電動モータ１１ｍの主軸が回転すると移動部１５のウォームが回転するように、両者が連結されている。

したがって、駆動部１１の電動モータ１１ｍを作動させれば、ウォームの回転に伴って、ネジ軸１６をその軸方向に沿って移動させることができる。

ここで、電動モータ１１ｍの回転数をほぼ一定にコントロールすると、ネジ軸１６は一定速度で移動しようとする。しかし、基礎部材ＢＰが移動しなければ、基礎部材ＢＰが移動を開始するまでは、ネジ軸１６を一定速度で移動させるために必要な電動モータ１１ｍへの電流量が増大する。電動モータ１１ｍへの電流量が増大すると電動モータ１１ｍは大きなトルクを発生するので、ネジ軸１６を移動させる力は次第に大きくなる。

そして、基礎部材ＢＰの移動を開始させることができるまで、電動モータ１１ｍはトルクが増大するように作動される。言い換えれば、基礎部材ＢＰの移動を開始させることができるトルクが発生するまで、供給する電流量が増加するように、電動モータ１１ｍは作動される。

この間、電動モータ１１ｍに供給される電流は、その電流量が連続的に増大するように変化するので、電動モータ１１ｍに発生するトルク、言い換えれば、基礎部材ＢＰを移動させるための引き抜き荷重も連続的に増大する。

そして、引き抜き荷重が連続的に増大すれば、荷重測定手段２０が測定する引き抜き荷重の値だけでなく、最大荷重となるタイミング前後の引き抜き荷重の変動も把握できるので、この変動を利用して、最大荷重を決定することができる。すると、最大荷重の測定精度を精度よく測定することができるから、この最大荷重に基づいて決定される基礎耐力を精度よく把握することができる。

しかも、荷重を連続的に基礎部材ＢＰに付与できるので、最大荷重が発生するタイミングを正確に把握できるし、引き抜き荷重に対して、基礎耐力がどのように変化するかについても確認することができる。すると、地耐力などの情報を得ることができる。

なお、荷重付与手段１０は、ネジ軸１６を手動で移動させるためのハンドル１０ｈを設けてもよい。この場合、基礎部材ＢＰが完全に引き抜かれる前に荷重付与手段１０の作動を停止した場合などにおいて、ハンドル１０ｈを使用して基礎部材ＢＰを地盤Ｇから引き抜くことができる。また、ネジ軸１６の位置を調整する場合にも、ハンドル１０ｈを設けていれば、簡単に位置調整を行うことができる。

（荷重付与手段１０の他の例）
荷重付与手段１０の移動部１５は、ネジ軸を有し、このネジ軸をその軸方向に連続的に移動させることができる構造であればよく、例えば、ネジナット機構を備えた構造としてもよい。この場合には、駆動部１１の駆動力をナットの回転に変換するような機構を設ければ、ナットの回転に伴ってネジ軸をその軸方向に沿って移動させることができる。

また、移動部１５として、ラックアンドピニオン機構によって軸を移動させるようにしてもよい。例えば、軸の側面にラックを形成し、このラックにピニオンが噛みあうようにして、このピニオンを駆動部１１によって回転させるようにすれば、ピニオンの回転に伴って軸をその軸方向に沿って移動させることができる。

なお、荷重付与手段１０の移動部１５は、ネジナット機構やラックアンドピニオン機構によって軸を移動させる装置を使用することができるが、ウォームジャッキを使用すれば、ギア間の遊びがなく正確なデータが得られるだけでなく、耐久性が高いという利点が得られる。

さらに、荷重付与手段１０として、シリンダ機構を採用することも可能である。シリンダ機構を採用した場合には、上述した駆動部と移動部の両方の機能をシリンダだけで実現することができるので、荷重付与手段１０自体の構造をシンプルかつ小型化することが可能となる。

（荷重を加える方向について）
荷重付与手段１０は、上述したように、基礎部材ＢＰのほぼ鉛直上方、つまり、一対の軸材ＡＰ，ＡＰの中間に配置すれば、真っ直ぐに基礎部材ＢＰを引き抜いたときの基礎耐力を測定することができる。一方、荷重付与手段１０は、基礎部材ＢＰからズレた位置に配置してもよい。この場合には、基礎部材ＢＰに対して、一対の軸材ＡＰ，ＡＰを斜めに引っ張る力を加わえることができるので、斜め荷重が加わったときにおける基礎耐力を測定することも可能となる。とくに、荷重付与手段１０を、そのネジ軸１６の軸方向が基礎部材ＢＰの一対の軸材ＡＰ，ＡＰの軸方向に対して斜めになるように設置すれば、ネジ軸１６の軸方向への力が加わった場合の基礎耐力を測定することが可能となる。
なお、荷重付与手段１０を、一対の軸材ＡＰ，ＡＰの中間からズレた位置に配置した場合でも、上述したように、荷重測定手段２０が荷重付与手段１０を基礎部材ＢＰに対して揺動可能に連結するものであれば、両者を容易に連結することができる。

本発明の引抜き試験装置を使用することによって、基礎耐力の相違を測定できることを確認した。

実験では、異なるアンカー杭を地盤に埋設して、このアンカー杭（図４参照）を本発明の引抜き試験装置によって引き抜いた際の引き抜き荷重を測定した。

実験を行った地盤は砂地盤である。この砂地盤に、埋設長が５０ｃｍとなるようにアンカー杭を埋設した。なお、アンカー杭を砂地盤に埋設した後、砂地盤を締め固めた。

実験で使用した引抜き試験装置の各装置は以下の通りである。
ウォームジャッキ：（株）マキシンコー 製、型番 JA-025-400
減速機付きモータ：澤村電気工業（株）製、型番 SS40E80
ロードセル ：（株）エー・アンド・ディー 製 型番 LC1205-T002

なお、上記ウォームジャッキは、ウォーム１回転当たりのジャッキの移動量が０.２６ｍｍである。また、減速機付きモータは、電動モータの回転数が１００ｒｐｍで一定となるように作動させた。つまり、実験では、ウォームジャッキをアンカー杭に連結していない状態で、ウォームジャッキのネジ軸が１分間当たり２６ｍｍ移動する条件で実施した。
また、上記条件で電動モータを作動させても、引っ張り荷重が１．５〜２トン程度までであれば、安定した引張力が発揮されることを、予備実験で確認している。

結果を図５に示す。なお、図５では、横軸が電動モータを作動させてからの時間であり、縦軸が引っ張り荷重である。
図５において、ｃａｓｅ１は、抵抗プレートＲＰの大きさがＡ３用紙と同等のプレートアンカー（図４（Ａ）参照）であり、ｃａｓｅ２は、抵抗プレートＲＰの大きさがＡ４用紙と同等のプレートアンカー（図４（Ａ）参照）である。
また、ｃａｓｅ３は、開閉式の羽根を有する市販のアンカー杭（佐藤産業株式会社 製型番3532-00）であり（図４（Ｂ）参照）、ｃａｓｅ４は、開閉式の羽根を有する市販のアンカー杭（佐藤産業株式会社製型番3532-011）である（図４（Ｂ）参照）。

図５に示すように、各アンカー杭とも、作動開始からの時間が経過するに従って、引っ張り荷重が増大していることが確認できる。

ｃａｓｅ１とｃａｓｅ２とを比較すれば、最大荷重はｃａｓｅ１が大きくなっており、最大荷重となるタイミングもｃａｓｅ１の方が遅くなっている。つまり、抵抗プレートＲＰを大きくすれば基礎耐力が大きくなることが確認できる。
抵抗プレートＲＰが大きいほど基礎耐力が大きくなり、引き抜きにくい状態をなることは実験前より予想されたことであるが、実験では、予想と一致した結果が得られている。

また、ｃａｓｅ３とｃａｓｅ４とを比較すれば、最大荷重はｃａｓｅ３の方が大きくなっており、最大荷重となるタイミングもｃａｓｅ３の方が遅くなっている。つまり、開閉式の羽根を有する市販のアンカー杭であれば、羽根を大きくすれば基礎耐力が大きくなることが確認できる。

ここで、ｃａｓｅ３とｃａｓｅ４は、最大荷重がｃａｓｅ１およびｃａｓｅ２に比べて小さいものの、最大荷重となるタイミングはｃａｓｅ１と同等かそれよりも遅くなっている。しかも、ｃａｓｅ３とｃａｓｅ４は、最大荷重となるタイミングまでの引っ張り荷重の上昇カーブが、ｃａｓｅ１およびｃａｓｅ２に比べてなだらかになっている。
この結果より、ｃａｓｅ１およびｃａｓｅ２のプレートアンカーでは、プレートアンカーが移動を開始する直前までは、プレートアンカーがしっかりと地盤に固定されているのに対し、ｃａｓｅ３とｃａｓｅ４のアンカー杭では、最大荷重となるタイミングまでに、若干の移動が発生していると推察される。

以上のように、本発明の引抜き試験装置を使用すれば、アンカー杭の相違に起因する基礎耐力の相違を測定できることが確認された。
しかも、本発明の引抜き試験装置によって得られる引っ張り荷重の変動を見ることによって、アンカー杭の形状の相違に起因する、引っ張り荷重が加わったときのアンカー杭の挙動を推測することができる可能性があることが確認された。

また、今回の実験では、４本のアンカー杭の引き抜き試験を行ったが、一本のアンカー杭の引き抜き試験に掛かる時間は、約３〜４分であった。そして、４本のアンカー杭を全て引き抜くまでに要した時間（総試験時間）でも約３０分程度であり、従来に比べて、非常に短時間で試験を実施することができた。
このことから、本発明の引抜き試験装置を使用することで、簡単かつ短時間で引き抜き試験を実施できることが確認された。

なお、上記説明において、一本のアンカー杭の引き抜き試験に掛かる時間とは、杭を引き抜くために要する時間、つまり、電動モータを作動してからアンカー杭が地盤から完全に引き抜かれるまでの時間である。
また、総試験時間とは、一本目のアンカーの近傍に簡易フレームを組み立ててこの簡易フレームにウォームジャッキ等を設置してから、４本目のアンカー杭が引き抜かれるまでの時間を意味している。引き抜くアンカー杭の変更は、簡易フレームを組み立てたまま（ウォームジャッキなども取り付けたまま）、測定対象とする杭上に移動することによって行っており、アンカー杭変更のための時間は総試験時間に含まれていない。

本発明の引抜き試験装置は、農業用や倉庫、畜舎などに使用されるパイプハウスを設置する場所の基礎耐力を測定する装置に適している。

１ 引抜き試験装置
２ 簡易フレーム
３ａ パイプ
４ａ 連結パイプ
１０ 荷重付与手段
１１ 駆動部
１５ 移動部
１６ ネジ軸
２０ 荷重測定手段
ＢＰ 基礎部材
Ｇ 地盤

Claims (5)

1. 引き抜き荷重を測定する引抜き試験装置であって、
   引き抜き荷重を測定する地盤に設置される簡易フレームと、
   該簡易フレームに取り付けられる荷重付与手段と、
   該荷重付与手段と地盤に埋設された基礎部材との間に配置され、両者に連結される荷重測定手段と、を備えており、
   前記荷重付与手段が、
   前記荷重測定手段を、地盤から離間する方向に連続的に移動させ得る機能を有するものである
   ことを特徴とする引抜き試験装置。
2. 前記荷重付与手段が、
   軸を有する移動部と、
   該移動部の軸を、該軸の軸方向に移動させる駆動部と、を有している
   ことを特徴とする請求項１記載の引抜き試験装置。
3. 前記荷重付与手段の移動部が、ウォームジャッキである
   ことを特徴とする請求項２記載の引抜き試験装置。
4. 前記荷重測定手段が、
   前記荷重付与手段を前記基礎部材に対して揺動可能に連結するものである
   ことを特徴とする請求項１、２または３記載の引抜き試験装置。
5. 前記簡易フレームが、
   複数本のパイプを組み合わせて形成されたものである
   ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の引抜き試験装置。

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