JP2017155479A - Anchor and diagnosis method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンクリート構造物に取り付けられるアンカーと、そのアンカーを診断する方法に関する。 The present invention relates to an anchor attached to a concrete structure and a method for diagnosing the anchor.
トンネル、橋梁、建築物、ダムなどの各種鉄筋コンクリート構造物を非破壊で診断することが重要視されている。これまで、本発明者らは、非破壊でコンクリート強度や鉄筋の位置を測定することができる、電磁パルスによる音響診断技術を開発してきた（特許文献１及び２）。また、アンカーボルトとコンクリートとの固着状態を診断する方法についても開発してきた（特許文献３）。 Non-destructive diagnosis of various reinforced concrete structures such as tunnels, bridges, buildings, and dams is regarded as important. So far, the present inventors have developed an acoustic diagnostic technique using electromagnetic pulses that can measure the strength of concrete and the position of reinforcing bars in a non-destructive manner (Patent Documents 1 and 2). In addition, a method for diagnosing the fixed state between the anchor bolt and the concrete has been developed (Patent Document 3).
アンカーボルトをコンクリートに固定するためには、例えば、コンクリート構造物に穴をあけて、接着剤が封入されているカプセルを当該穴に挿入し、その後、アンカーボルトを当該穴に挿入し、アンカーボルトを回転させながら接着剤を攪拌して、穴の周壁にアンカーボルトを接着剤で固着している。 In order to fix the anchor bolt to the concrete, for example, a hole is made in the concrete structure, a capsule containing an adhesive is inserted into the hole, and then the anchor bolt is inserted into the hole. The adhesive is agitated while rotating and the anchor bolt is fixed to the peripheral wall of the hole with the adhesive.
このようなあと（後）施工をしたアンカーが、コンクリートにどの程度埋まっているかを精密に測定することは難しい。 It is difficult to precisely measure how much the anchors that have been constructed after (after) are buried in concrete.
本発明は、コンクリート構造物に取り付けたアンカーを容易に診断することができる、アンカーと、そのアンカーの診断方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the anchor which can diagnose easily the anchor attached to the concrete structure, and the diagnostic method of the anchor.
上記目的を達成するために、本発明では次のコンセプトに基づく。
［１］ 軸方向に延びた軸部を有するアンカーにおいて、前記軸部の先端から離れた位置に、前記軸方向と交差する平らな面を有することを特徴とする、アンカー。
［２］ 前記軸部の先端部はスリットを有しており、前記スリットが前記平らな面を構成する、前記［１］に記載のアンカー。
［３］ 前記軸部の先端部は窪みを有しており、前記窪みが前記平らな面を構成する、前記［１］に記載のアンカー。
［４］ コンクリート構造物に取り付けられた請求項１乃至３の何れかに記載のアンカーを診断する方法であって、
前記アンカーのうちコンクリートから露出している部分に、弾性波を送受信する素子を内蔵したセンサを配置し、
前記センサから弾性波の振動を入射波として前記アンカーに入力し、前記アンカーの軸部内を伝搬して前記平らな面で反射した反射波を前記センサで検出する、診断方法。
In order to achieve the above object, the present invention is based on the following concept.
[1] An anchor having an axial portion extending in the axial direction, wherein the anchor has a flat surface intersecting the axial direction at a position away from the tip of the axial portion.
[2] The anchor according to [1], wherein a tip portion of the shaft portion has a slit, and the slit forms the flat surface.
[3] The anchor according to [1], wherein a tip portion of the shaft portion has a recess, and the recess constitutes the flat surface.
[4] A method for diagnosing an anchor according to any one of claims 1 to 3 attached to a concrete structure,
In the portion of the anchor exposed from the concrete, a sensor with a built-in element that transmits and receives elastic waves is placed,
A diagnostic method in which vibration of an elastic wave is input to the anchor as an incident wave from the sensor, and a reflected wave that propagates in the shaft portion of the anchor and is reflected by the flat surface is detected by the sensor.
本発明によれば、アンカーの軸部が、先端から離れた位置に、軸方向と交差する平らな面を有している。よって、コンクリート構造物に取り付けられたアンカーの露出している部分、いわゆる頭部から弾性波を入射波として入力し、当該平らな面による弾性波の反射を確実に生じさせ、その反射波を検出することができる。これにより、適正にアンカーの診断を行うことができる。 According to the present invention, the shaft portion of the anchor has a flat surface that intersects the axial direction at a position away from the tip. Therefore, an elastic wave is input as an incident wave from the exposed part of the anchor attached to the concrete structure, the so-called head, and the reflection of the elastic wave is surely generated by the flat surface, and the reflected wave is detected. can do. Thereby, an anchor can be diagnosed appropriately.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。図示した内容及び下記の説明は、本発明を実施するための最良の形態の一部を示すものであって、課題を解決するための手段で述べたコンセプトの範囲内で適宜変更しても、本発明の範囲に属する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The illustrated contents and the following explanation show a part of the best mode for carrying out the present invention, and even if appropriately changed within the scope of the concept described in the means for solving the problem, It belongs to the scope of the present invention.
［アンカー］
図１は、本発明の第１実施形態に係るアンカーを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）はＩ−Ｉ線に沿う断面図である。本発明の第１実施形態に係るアンカー１０は、軸方向に延びた軸部１１を備え、当該軸部１１の先端１２から離れた位置に、軸方向に交差する平らな面１３を有する。
[anchor]
1A and 1B show an anchor according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a front view and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line II. The
具体的には、アンカー１０は、例えば丸棒形状をしており、一例として軸部１１の周りに螺旋状にねじ（一部しか図示しない）が刻んであるアンカーボルトである。軸部１１の先端部１４は、先端１２を含む先鋭部１５を備え、正面視で「レ」字状又は銛状であり、外表面に一つの傾斜面１６を有している。その傾斜面１６よりも軸方向内側に、スリット１７が軸方向とほぼ直交して設けられている。スリット１７の深さｄは、アンカー１０の直径Ｄに対して１／５〜４／５の範囲で設けられていれば良く、スリット１７の間隔は直径に対して一桁又は二桁よりも小さくてよい。スリット１７のうち先端１２側とは逆側の面１７ａが平らな面１３を構成する。
Specifically, the
なお、アンカーは、リブ又は節のような凹凸の突起を軸部の周りに設けた棒状の鋼材（所謂、異形鉄筋）が用いられてもよく、この場合であっても、軸部の先端部は、先端を含む先鋭部を備え、正面視で「レ」字状であり、外表面に一つの傾斜面を有しており、その傾斜面よりも軸方向内側に、スリットが軸方向とほぼ直交して設けられていればよい。 The anchor may be a rod-shaped steel material (so-called deformed reinforcing bar) provided with uneven projections such as ribs or nodes around the shaft portion. Even in this case, the tip portion of the shaft portion may be used. Has a pointed portion including the tip, is “L” -shaped in front view, has an inclined surface on the outer surface, and the slit is substantially axially inward from the inclined surface. What is necessary is just to be provided orthogonally.
本発明の第１実施形態に係るアンカー１０は、軸方向に延びた軸部１１を備え、当該軸部の先端１２から離れた位置に、軸方向に交差する平らな面１３を有する。この平らな面１３は、軸部１１を伝搬した弾性波がこの平らな面１３で反射するために設けられている。また、先鋭部１５は、アンカー１０をあと（後）施工によりコンクリート構造物に取り付ける際に、接着剤を攪拌するために、設けられている。
The
図２は、本発明の第２実施形態に係るアンカーを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）はＩＩ-ＩＩ線に沿う断面図である。本発明の第２実施形態に係るアンカー２０は、軸方向に延びた軸部２１を備え、当該軸部２１の先端２２から離れた位置に、軸方向に交差する平らな面２３を有する。
2A and 2B show an anchor according to a second embodiment of the present invention, where FIG. 2A is a front view and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line II-II. The
具体的には、アンカー２０は、例えば丸棒形状をしており、軸部２１の周りに螺旋状にねじ（一部しか図示しない）が刻んであるアンカーボルトである。軸部２１の先端部２４は、先端２２を含む先鋭部２５を備え、正面視でＶ字状であり、中心の軸に沿って延びて先端２２となり、先端部２４の両側がカットされており、外表面に二つの傾斜面２６を有している。
Specifically, the
その傾斜面２６よりも軸方向内側に、スリット２７が軸方向とほぼ直交して設けられている。スリット２７の深さｄは、アンカー２０の直径Ｄに対して１／５〜４／５の範囲で設けられていれば良く、スリット２７の間隔は直径Ｄに対して一桁又は二桁よりも小さくてよい。スリット２７のうち先端２２側とは逆側の面２７ａが平らな面２３を構成する。
A
なお、アンカーは、リブ又は節のような凹凸の突起を軸部の周りに設けた棒状の鋼材（所謂、異形鉄筋）が用いられてもよく、この場合であっても、軸部の先端部は先端を含む先鋭部を備え、外表面に二つの傾斜面を有しており、それらの傾斜面よりも軸方向内側に、スリットが軸方向とほぼ直交して設けられていればよい。 The anchor may be a rod-shaped steel material (so-called deformed reinforcing bar) provided with uneven projections such as ribs or nodes around the shaft portion. Even in this case, the tip portion of the shaft portion may be used. Is provided with a sharpened portion including the tip, and has two inclined surfaces on the outer surface, and it is only necessary that the slits are provided on the inner side in the axial direction with respect to the inclined surfaces substantially orthogonal to the axial direction.
本発明の第２実施形態に係るアンカー２０は、軸方向に延びた軸部２１を備え、当該軸部の先端２２から離れた位置に、軸方向に交差する平らな面２３を有する。この平らな面２３は、軸部２１を伝搬した弾性波がこの平らな面２３で反射するために設けられている。また、先鋭部２５は、アンカー２０を後施工によりコンクリート構造物に取り付ける際に、接着剤を攪拌するために設けられている。
The
図３は、本発明の第３実施形態に係るアンカーを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）はＩＩＩ−ＩＩＩに沿う断面図である。本発明の第３実施形態に係るアンカー３０は、軸方向に延びた軸部３１を備え、当該軸部３１の先端３２から離れた位置に、軸方向に交差する平らな面３３を有する。
FIG. 3: shows the anchor which concerns on 3rd Embodiment of this invention, (A) is a front view, (B) is sectional drawing which follows III-III. The
具体的には、アンカー３０は、例えば丸棒形状をしており、軸部３１の周りに螺旋状にねじ（一部しか図示しない）が刻んであるアンカーボルトである。軸部３１の先端部３４は、先端３２を含む先鋭部３５を備え、正面視で逆Ｖ字状であり、中心の軸が内側となり、左右外側が先端３２となるように二つの傾斜面３６を有している。
Specifically, the
それらの傾斜面３６よりも軸方向内側に、スリット３７が軸方向とほぼ直交して設けられている。スリット３７の深さｄは、アンカー３０の直径Ｄに対して１／５〜４／５の範囲で設けられていれば良く、スリット３７の間隔は直径Ｄに対して一桁又は二桁よりも小さくてよい。スリット３７のうち先端３２側とは逆側の面３７ａが平らな面３３を構成する。
A
なお、アンカーは、リブ又は節のような凹凸の突起を軸部の周りに設けた棒状の鋼材（所謂、異形鉄筋）が用いられてもよく、この場合であっても、軸部の先端部は、先端を含む先鋭部を備え、正面視で逆Ｖ字状であり、二つの傾斜面を有している。それらの傾斜面よりも軸方向内側に、スリットが軸方向とほぼ直交して設けられていればよい。 The anchor may be a rod-shaped steel material (so-called deformed reinforcing bar) provided with uneven projections such as ribs or nodes around the shaft portion. Even in this case, the tip portion of the shaft portion may be used. Is provided with a pointed portion including the tip, is inverted V-shaped in a front view, and has two inclined surfaces. It suffices if the slit is provided substantially perpendicular to the axial direction on the inner side in the axial direction than the inclined surfaces.
本発明の第３実施形態に係るアンカー３０は、軸方向に延びた軸部３１を備え、当該軸部３１の先端３２から離れた位置に、軸方向に交差する平らな面３３を有する。この平らな面３３は、軸部３１を伝搬した弾性波がこの平らな面３３で反射するために設けられている。また、先鋭部３５は、アンカー３０を後施工によりコンクリート構造物に取り付ける際に、接着剤を攪拌するために設けられている。
The
図４は、本発明の第４実施形態に係るアンカーを示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は底面図である。本発明の第４実施形態に係るアンカー４０は、軸方向に延びた軸部４１を備え、当該軸部の先端４２から離れた位置に、軸方向に交差する平らな面４３を有する。
FIG. 4 shows an anchor according to a fourth embodiment of the present invention, in which (A) is a cross-sectional view and (B) is a bottom view. The
具体的には、アンカー４０は、例えば丸棒形状をしており、軸部４１の周りに螺旋状にねじが刻んであるアンカーボルトである。なお、図では断面を示すハッチングを省略している。軸部４１の先端部４４は、先端４２を含む先鋭部４５を備え、底面視で円環状の傾斜面４６を有している。傾斜面４６の内側には、窪み４７が設けられ、窪み４７の先端４２と逆側、つまり底部には軸方向とほぼ直交した平らな面４７ａが設けられている。窪み４７の深さは底面４７ａが設けられる範囲であればよく、また、傾斜面４６は底面視で円環状のような無端形状である必要はなく、有端形状であってもよい。窪み４７のうち底面４７ａが平らな面４３を構成する。
Specifically, the
なお、アンカーは、リブ又は節のような凹凸の突起を軸部の周りに設けた棒状の鋼材（所謂、異形鉄筋）が用いられてもよく、この場合であっても、軸部の先端部は、先端を含む先鋭部を備え、底面視で円環状の傾斜面を有しており、窪みによって同様な平らな面が設けられていればよい。 The anchor may be a rod-shaped steel material (so-called deformed reinforcing bar) provided with uneven projections such as ribs or nodes around the shaft portion. Even in this case, the tip portion of the shaft portion may be used. Is provided with a sharpened portion including the tip, has an annular inclined surface in a bottom view, and a similar flat surface may be provided by the depression.
本発明の第４実施形態に係るアンカー４０は、軸方向に延びた軸部４１を備え、当該軸部の先端４２から離れた位置に、軸方向に交差する平らな面４３を有する。この平らな面４３は、軸部４１を伝搬した弾性波がこの平らな面４３で反射するために設けられている。また、先鋭部４５は、アンカー４０を後施工によりコンクリート構造物に取り付ける際に、接着剤を攪拌するために設けられている。
The
本発明の各実施形態に係るアンカーでは、スリットを設けることで、軸方向に交差する平らな面を設けている。軸部のスリットは、溶接やシールテープなどにより、その側面を塞いでもよい。このようにすることで、平らな面が空気層と接することになる。弾性波は空気との境界面において反射率が高くなるため、平らな面による反射効率をより高めることができる。また、平らな面は、軸方向に交差していればよく、例えば、軸方向と平らな面の法線方向とはほぼ平行であるように、平らな面は軸方向にほぼ直交していることが好ましい。ここで、軸方向と平らな面の法線とは０〜３５度の範囲であり、好ましくは２５度以下が好ましく、より好ましくは１５度以下である。 In the anchor according to each embodiment of the present invention, a flat surface intersecting the axial direction is provided by providing a slit. The side of the slit of the shaft portion may be closed by welding or a seal tape. By doing so, the flat surface comes into contact with the air layer. Since the elastic wave has a high reflectance at the interface with the air, the reflection efficiency of the flat surface can be further increased. Further, the flat surface only needs to intersect the axial direction. For example, the flat surface is substantially orthogonal to the axial direction so that the axial direction and the normal direction of the flat surface are substantially parallel to each other. It is preferable. Here, the normal direction of the axial direction and the flat surface is in the range of 0 to 35 degrees, preferably 25 degrees or less, more preferably 15 degrees or less.
［アンカーの診断方法］
次に、アンカーの診断方法について説明する。図５は本発明の実施形態に係るアンカーの診断方法を説明するための図である。本発明の実施形態において、診断対象は、図５に示すように、コンクリート１内にアンカー１０が部分的に埋め込まれて構成された構造物である。アンカー１０は、コンクリート１の表面から頭部が一部分露出すると共に、先端側がコンクリート１内に埋設されて定着されている。アンカー１０のうち、コンクリート１に埋まっている先端側を埋設部１０Ａと呼び、コンクリート１の表面から露出している頭部の部分を露出部１０Ｂと呼ぶ。図５に示すように、埋設部１０Ａとコンクリート１との間には接着層２が介在している。コンクリート１の外表面側では、必要によりプレート３を装着し、アンカー１０にナット４で締め付けられている。ナット４を締め付けることにより、プレート３がコンクリート１の表面を押圧し、プレート３とコンクリート１とが一体化される。なお、プレート３は、例えば、このプレート３を介在してアンカー１０の露出部１０Ｂを取り囲む図示しない壁部とでアタッチメントを構成し、その壁部に貫通穴が設けられていることで、当該アタッチメントが空調ファンなどの各種機材や部品をワイヤーなどで引っ掛けて保持する。
[Diagnosis method of anchor]
Next, an anchor diagnosis method will be described. FIG. 5 is a diagram for explaining an anchor diagnosis method according to an embodiment of the present invention. In the embodiment of the present invention, the object to be diagnosed is a structure configured by partially embedding an
本発明の実施形態に係るアンカーの診断方法で使用される診断装置５０は、弾性波を送受信する素子５１ａを内蔵したセンサ５１と、信号送受信部５２と、信号生成部５３と、データ処理部５４とを備える。ここで、弾性波を送受信する素子５１ａとしては、圧電素子やＥＭＡＴ（Electromagnetic Acoustic Transducer）などが挙げられる。圧電素子（圧電振動子とも呼ぶ。）は、高周波電圧が加えられると振動を発生し、逆に振動を電圧に変換する。ＥＭＡＴは、電圧駆動ではなく電磁気力により駆動し、電磁気的エネルギーを機械的振動に変換することで振動を発生することができ、逆に、振動等の機械的なエネルギーを電気信号に変換する。以下、弾性波を送受信する素子５１ａが圧電素子であることを前提に説明するが、ＥＭＡＴであってもよい。振動は超音波振動でも、超音波よりも低い周波数帯の振動でもよい。以下では、超音波振動を前提に説明する。
The
センサ５１は、アンカー１０の露出部１０Ｂにグリース等を塗って配置される。センサ５１は圧電素子５１ａを内蔵しており、外部から入力された信号により圧電素子５１ａを駆動させて超音波を発生したり、また、圧電素子５１ａに入力された超音波を電気信号に変換したりする。
The
信号送受信部５２は、センサ５１に対して弾性波を発生する周波数を有して電気的な信号を送信したり、センサ５１から電気的な信号を受信したりする。
The signal transmission / reception unit 52 transmits an electrical signal having a frequency that generates an elastic wave to the
信号生成部５３は、センサ５１内の圧電素子５１ａが弾性波を発生するための電気的な信号を発生する。その信号は信号送受信部５２を経由してセンサ５１に送出される。信号生成部５３は、生成した信号の強度を調整するための調整部を備え、調整部での入力に対する出力の割合、即ちゲインを設定することができる。
The
データ処理部５４は、信号送受信部５２を経由して圧電素子５１ａからの信号を受信してその信号を格納すると共に、データをグラフで表示して解析処理をするためのものである。
The
本発明の実施形態に係る診断方法を順に説明する。図６は校正用のアンカーを示す正面図である。この校正用のアンカー６０は、軸方向に延びる軸部６１の上下の先端６２，６３が何れもフラットになっており、先端６２にセンサ５１を設置する。超音波が軸部６１内を伝搬し、先端６３のフラットな面に達すると、そのフラットな面により確実に反射される。
A diagnostic method according to embodiments of the present invention will be described in order. FIG. 6 is a front view showing a calibration anchor. In this
先ず、診断装置５０の校正を行う。具体的には、校正用のアンカー６０の頭部にセンサ５１を設置して、信号生成部５３から弾性波を生じさせる周波数で信号を出力し、センサ５１から校正用のアンカー６０の軸部６１に沿って弾性波を送信する。すると、弾性波はアンカー６０の軸部６１に沿って伝搬し、先端６３のフラットな面で反射すると、逆向きに弾性波が伝搬し、センサ５１に反射波が入力される。よって、信号生成部５３において、生成する信号の周波数、強度を調整し、センサ５１が受信する反射波が十分な強度を有するようにする。また、診断対象となるアンカーの材質から、弾性波の速度を校正する。
First, the
次に、図５に示すように、本発明の第１実施形態に係るアンカー１０が設置されているコンクリート１において、アンカー１０の状況を調べる。アンカー１０の露出部１０Ｂにセンサ５１を設置して、信号生成部５３からパルス信号を出力し、センサ５１からアンカー１０に入力する。信号生成部５３は校正の際と同じ周波数の信号を出力する。弾性波の入力波は、アンカー１０の軸部に沿って伝搬し、先端部１４の平らな面１３で反射する。弾性波の反射波は、逆向きに伝搬し、センサ５１に入力される。センサ５１は、入力された反射波を電気的な信号に変換し、その変換した信号を信号送受信部５２を経由してデータ処理部５４に入力する。よって、データ処理部５４は、その入力された信号を格納する。
Next, as shown in FIG. 5, the condition of the
データ処理部５４では、信号生成部５３から信号送受信部５２を経由してセンサ５１に入力された信号と、信号送受信部５２を経由してセンサ５１から入力された信号とを格納することにより、センサ５１により弾性波を発生させた瞬間から、弾性波の反射波による信号をセンサ５１が受信した時点までの時間を求めることにより、アンカー１０の長さを推定することができる。なお、アンカー２０，３０，４０においても同様な診断方法が行える。
The
これにより、本発明の実施形態に係るアンカーの診断方法によれば、アンカー１０，２０，３０，４０がコンクリート１内にどの程度埋設されているかを推定することができる。よって、後施工されたアンカー（「あと（後）施工アンカー」と呼ぶ。）の埋め込み深さが不足していないかを診断することができ、不足している場合には所定の適切な処理を取ることができる。
Thereby, according to the anchor diagnostic method according to the embodiment of the present invention, it is possible to estimate how much the
（校正）
先ず、図６に示すような上下端がフラットな校正用のアンカー６０を用いて、信号送受信部５２でのサンプリング番号と時間軸とを調整した。さらに、時間と弾性波の速度との関係から、ビーム入射点からエコー源までのビーム路程を求めた。校正用のアンカー６０は２７３．５ｍｍの長さＬを有した。信号生成部５３において生成する信号は、５ＭＨｚの周波数を有した。センサ５１と校正用のアンカー６０との間にはソニコート（ＢＳ−４００）を接触媒質として設けた。
(Proofreading)
First, the sampling number and time axis in the signal transmission / reception unit 52 were adjusted using a
図７は、校正用のアンカー６０を診断装置５０により測定したときの結果である。横軸はビーム路程（ｍｍ）、縦軸はエコー高さ（％）である。アンカー６０の先端６３からの反射エコー高さが８０％となるようにゲイン調整して表示している。このときのゲインは、４６．１ｄＢである。図中、「エコー」を矢印で示しており、この立ち上がりが第１波の反射波であり、そのときのビーム路程が２７４．１ｍｍであった。この結果は、弾性波による長さに関する推定値がほぼ実際の長さＬと同等であることを示している。
FIG. 7 shows results when the
（実施例１）
図１に示すアンカー１０を用いた。アンカー１０の全長は２３１ｍｍであり、アンカー１０の直径Ｄは約１６ｍｍであった。先端部１４の傾斜面１６は、軸方向で約１５ｍｍの長さを有していた。材質はＳＮＢ７である。スリット１７の深さｄは約５ｍｍであり、直径Ｄの約１／３とした。信号生成部５３において生成する信号は、５ＭＨｚの周波数を有し、校正のときより大きな強度を有するようにした。センサ５１とアンカー１０との間にはソニコート（ＢＳ−４００）を接触媒質として設けた。このアンカー１０を空気中においた場合と、アンカー１０の頭部を除いた大部分をモルタルで覆った場合とで行った。
Example 1
The
図８は、スリット１７の深さｄが直径Ｄの約１／３であるアンカー１０に超音波振動を与えたときの反射波の検出信号について、（Ａ）はアンカー１０の周囲を空気としたときの結果、（Ｂ）はアンカー１０の頭部を除く大部分をモルタルで覆ったときの結果を示す図である。横軸はビーム路程（ｍｍ）、縦軸はエコー高さ（％）である。図８（Ａ）は、スリット１７からの反射エコー高さが８０％となるようにゲインを調整して表示している。このときのゲインは、６７．９ｄＢである。図８（Ｂ）は、先端側からの反射エコー高さが８０％となるようにゲインを調整して表示している。このときのゲインは、６９．４ｄＢである。空気中に置いた場合では、アンカー１０と空気との境界で、超音波が多く反射するので、検出信号は多くなる。一方、モルタルで覆った場合では、アンカー１０とモルタルとの境界でモルタルに透過する波が多くなるので、超音波が反射する割合が減少している。よって、検出信号も少なくなる。
FIG. 8 shows a detection signal of a reflected wave when ultrasonic vibration is applied to the
スリット１７の深さｄが直径Ｄの約１／３であるアンカー１０では、スリット１７の平らな面１３で反射する超音波よりも、先鋭部１５に透過する超音波が多く、スリット１７の平らな面１３で反射する波がノイズに埋もれており、アンカー１０の長さを推定し難い。もっとも、スリット１７によるエコーの後に先端部１４によるエコーがあるので、先端部１４によるエコーを求めれば、アンカー１０の長さを推定することができる。図８（Ａ）に示す結果から、スリットエコーによるビーム路程が２１１ｍｍであり、先端部エコーによるビーム路程が２３５ｍｍであることから、アンカー１０の全長２３１ｍｍと同様の結果が得られた。図８（Ｂ）に示す結果から、スリットエコーによるビーム路程が２１４ｍｍであり、先端部エコーによるビーム路程が２３３ｍｍであることから、アンカー１０の全長２３１ｍｍと同様の結果が得られた。
In the
（実施例２）
そこで、スリットの深さｄを長くしたアンカー１０を用いた。アンカー１０の全長は２３１ｍｍであり、アンカー１０の直径Ｄは約１６ｍｍであった。先端部１４の傾斜面１６は、軸方向で１２ｍｍの長さを有していた。材質はＳＮＢ７である。スリット１７の深さｄは約１０ｍｍであり、直径Ｄの約２／３とした。信号生成部５３において生成する信号は、５ＭＨｚの周波数を有し、校正のときより小さい強度を有するようにした。センサ５１とアンカー１０との間にはソニコート（ＢＳ−４００）を接触媒質として設けた。このアンカー１０を空気中においた場合と、アンカー１０の頭部を除いた大部分をモルタルで覆った場合とで行った。
(Example 2)
Therefore, the
図９は、スリット１７の深さｄが直径Ｄの約２／３であるアンカー１０に超音波振動を与えたときの反射波の検出信号について、（Ａ）はアンカー１０の周囲を空気としたときの結果、（Ｂ）はアンカー１０の頭部を除く大部分をモルタルで覆ったときの結果を示す図である。横軸はビーム路程（ｍｍ）、縦軸はエコー高さ（％）である。エコー高さが８０％となるようにゲインを調整して表示している。図９（Ａ）の場合のゲインは、４３．９ｄＢである。図９（Ｂ）の場合のゲインは、４４．７ｄＢである。空気中に置いた場合では、アンカー１０と空気との境界で、超音波が多く反射するので、検出信号は多くなる。一方、モルタルで覆った場合では、アンカー１０とモルタルとの境界でモルタルに透過する波が多くなるので、超音波が反射する割合が減少している。よって、検出信号も少なくなる。
FIG. 9 shows a detection signal of a reflected wave when ultrasonic vibration is applied to the
スリット１７の深さｄが直径Ｄの約２／３であるアンカー１０では、スリット１７の平らな面１３により反射される波が、それよりも先端側で反射される波よりも多くなり、スリット１７までの距離を十分な確率で推定することできる。図９（Ａ）に示す結果から、スリットエコーによるビーム路程が２１３ｍｍであり、先端部エコーによるビーム路程が２４１ｍｍであることから、アンカー１０の全長２３１ｍｍと同様の結果が得られた。図９（Ｂ）に示す結果から、スリットエコーによるビーム路程が２１３ｍｍであることから、アンカー１０の全長２３１ｍｍよりも傾斜面１６の軸方向の長さ分だけ短く、十分な精度が得られることが分かった。また、図８（Ａ）及び（Ｂ）のデータと比較すると、図８の方がエコーの高さを８０％に調整した時のゲインが大きい。このことから、少なくともスリット１７の深さｄは、アンカー１０の直径Ｄの１／２以上が好ましい。
In the
（比較例）
図１に示すような先端部を有するアンカーであって、スリットを設けていないアンカーに超音波振動を与えたときの反射波を測定した。アンカーの全長は２３１ｍｍであり、アンカーの直径Ｄは約１６ｍｍであった。材質はＳＮＢ７である。先端部の傾斜面は、軸方向で１６ｍｍの長さを有していた。信号生成部５３において生成する信号は、５ＭＨｚの周波数を有し、校正のときより大きい強度を有するようにした。センサ５１とアンカーとの間にはソニコート（ＢＳ−４００）を接触媒質として設けた。このアンカーを空気中においた場合と、アンカーの頭部を除いた大部分をモルタルで覆った場合とで行った。
(Comparative example)
A reflected wave was measured when ultrasonic vibration was applied to an anchor having a tip as shown in FIG. 1 and not provided with a slit. The total length of the anchor was 231 mm, and the diameter D of the anchor was about 16 mm. The material is SNB7. The inclined surface of the tip portion had a length of 16 mm in the axial direction. The signal generated in the
図１０は、図１に示すような先端部を有するアンカーであって、スリットを設けていないアンカーに超音波振動を与えたときの反射波の検出信号について、（Ａ）はアンカーの周囲を空気としたときの結果、（Ｂ）はアンカーの頭部を除く大部分をモルタルで覆ったときの結果を示す図である。横軸はビーム路程（ｍｍ）、縦軸はエコー高さ（％）である。エコー高さが８０％となるようにゲインを調整して表示している。図１０（Ａ）の場合のゲインは、６８．２ｄＢである。図１０（Ｂ）の場合のゲインは、７６．０ｄＢである。 FIG. 10 is an anchor having a tip as shown in FIG. 1, and FIG. 10A shows a detection signal of a reflected wave when ultrasonic vibration is applied to an anchor not provided with a slit. FIG. (B) is a figure which shows a result when most parts except the head of an anchor are covered with mortar. The horizontal axis represents the beam path length (mm), and the vertical axis represents the echo height (%). The gain is adjusted and displayed so that the echo height is 80%. The gain in the case of FIG. 10A is 68.2 dB. The gain in the case of FIG. 10B is 76.0 dB.
スリットを設けていない場合、アンカーの境界が空気である場合、モルタルである場合の何れにしても、一定の間隔で複数の反射波を検出している。特に、図１０（Ｂ）のように、先端側のエコーの波形よりも前にエコーと同じ強度のノイズがあると判別がし難い。そのため、アンカーの長さを推定することが難しい。 In the case where no slit is provided, the anchor boundary is air, or the mortar is used, a plurality of reflected waves are detected at regular intervals. In particular, as shown in FIG. 10B, it is difficult to determine if there is noise having the same intensity as the echo before the waveform of the echo on the tip side. Therefore, it is difficult to estimate the anchor length.
実施例１及び２を比較例と比べると、スリットによるエコーの強度が高く、ノイズとの区別がし易い。よって、アンカーの軸部に先端よりも離れた位置にスリットなどの平らな面を設けておくことで、コンクリートに埋設された部分の長さを推定することが容易にできる。 When Examples 1 and 2 are compared with the comparative example, the intensity of echoes by the slits is high, and it is easy to distinguish them from noise. Therefore, by providing a flat surface such as a slit at a position away from the tip of the shaft portion of the anchor, it is possible to easily estimate the length of the portion embedded in the concrete.
（実施例３）
図２に示すアンカーを用いた。アンカー２０の全長は２１８ｍｍであり、アンカー２０の直径は約１６ｍｍであった。先端部２４の傾斜面２６は、軸方向で１１ｍｍの長さを有していた。材質はＳＳ４００である。スリット２７の深さｄは約１０ｍｍであり、直径Ｄの約２／３とした。信号生成部５３において生成する信号は、５ＭＨｚの周波数を有し、校正のときとほぼ同じ強度を有するようにした。センサ５１とアンカー２０との間にはソニコート（ＢＳ−４００）を接触媒質として設けた。このアンカー２０を空気中においた場合と、アンカー２０の頭部を除いた大部分をモルタルで覆った場合とで行った。
(Example 3)
The anchor shown in FIG. 2 was used. The total length of the
図１１は、スリット２７の深さｄが直径Ｄの約２／３であるアンカー２０に超音波振動を与えたときの反射波の検出信号について、（Ａ）はアンカー２０の周囲を空気としたときの結果、（Ｂ）はアンカー２０の頭部を除く大部分をモルタルで覆ったときの結果を示す図である。横軸はビーム路程（ｍｍ）、縦軸はエコー高さ（％）である。エコー高さが８０％となるようにゲインを調整して表示している。図１１（Ａ）の場合のゲインは、４５．３ｄＢである。図１１（Ｂ）の場合のゲインは、４５．７ｄＢである。空気中に置いた場合では、アンカー２０と空気との境界で、多くの超音波が反射するので、検出信号は多くなる。一方、モルタルで覆った場合では、アンカー２０とモルタルとの境界でモルタルに透過する波が多くなるので、超音波が反射する割合が減少している。よって、検出信号も少なくなる。
FIG. 11 shows a detection signal of a reflected wave when ultrasonic vibration is applied to the
スリット２７の深さｄが直径Ｄの約２／３であるアンカー２０では、スリット２７の平らな面２３により反射される波が、それよりも先端側で反射される波よりも多くなり、スリット２７までの距離を十分な確率で推定することできる。図１１（Ａ）に示す結果から、スリットエコーによるビーム路程が２０２ｍｍであり、先端部エコーによるビーム路程が２１７ｍｍであることから、アンカー２０の全長２１８ｍｍと同様の結果が得られた。図１１（Ｂ）に示す結果から、スリットエコーによるビーム路程が２０２ｍｍであることから、アンカー２０の全長２１８ｍｍよりも傾斜面の軸方向の長さ分だけ短く、十分な精度が得られることが分かった。
In the
上記各実施例において、センサ５１が超音波振動を加えた時点から第１反射波を検出したまでの時間を求め、それを弾性波の速度で変換すると、アンカーの長さにほぼ等しかった。なお、実施例及び比較例の何れにおいてもアンカーとしてアンカーボルトを使用したが、異形鉄筋のようなアンカーでも同様の結果が得られると考えられる。
In each of the above embodiments, when the time from when the
以上の結果から、アンカーの先端部において、先端から離れた位置に、軸方向と交差する向きに平らな面を設けることにより、アンカーの先端部の先鋭部の影響を受けずに、超音波を平らな面により確実に反射させることができることが分かった。また、その反射波は、有意な差があるため、反射波の存在を確認することができる。よって、このようなアンカーが取り付けられたコンクリート構造物において、アンカーの埋め込まれている長さを効率良く、また正確に、測定することが可能となった。 From the above results, by providing a flat surface in the direction intersecting the axial direction at a position away from the tip at the tip of the anchor, ultrasonic waves are not affected by the sharp part of the tip of the anchor. It turned out that it can reflect reliably by a flat surface. Moreover, since the reflected wave has a significant difference, the presence of the reflected wave can be confirmed. Therefore, in a concrete structure to which such an anchor is attached, it has become possible to efficiently and accurately measure the length in which the anchor is embedded.
１：コンクリート
２：接着層
３：プレート
４：ナット
１０，２０，３０，４０：アンカー
１０Ａ，２０Ａ，３０Ａ，４０Ａ：埋設部
１０Ｂ，２０Ｂ，３０Ｂ，４０Ｂ：露出部
１１，２１，３１，４１：軸部
１２，２２，３２，４２：先端
１３，２３，３３，４３：平らな面
１４，２４，３４，４４：先端部
１５，２５，３５，４５：先鋭部
１６，２６，３６，４６：傾斜面
１７，２７，３７：スリット
１７ａ，２７ａ，３７ａ：面
４７:窪み
４７ａ：底面
５０：診断装置
５１：センサ
５１ａ：弾性波を送受信する素子（圧電素子）
５２：信号送受信部
５３：信号生成部
５４：データ処理部
６０：校正用のアンカー
６１：校正用のアンカーの軸部
６２，６３：校正用のアンカーの軸部の先端
1: Concrete 2: Adhesive layer 3: Plate 4:
52: Signal transmission / reception unit 53: Signal generation unit 54: Data processing unit 60: Calibration anchor 61:
Claims (4)
前記アンカーのうちコンクリートから露出している部分に、弾性波を送受信する素子を内蔵したセンサを配置し、
前記センサから弾性波の振動を入射波として前記アンカーに入力し、前記アンカーの軸部内を伝搬して前記平らな面で反射した反射波を前記センサで検出する、診断方法。
A method for diagnosing an anchor according to any one of claims 1 to 3 attached to a concrete structure,
In the portion of the anchor exposed from the concrete, a sensor with a built-in element that transmits and receives elastic waves is placed,
A diagnostic method in which vibration of an elastic wave is input to the anchor as an incident wave from the sensor, and a reflected wave that propagates in the shaft portion of the anchor and is reflected by the flat surface is detected by the sensor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2016039480A JP2017155479A (en) | 2016-03-01 | 2016-03-01 | Anchor and diagnosis method |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020515744A (en) * | 2017-03-27 | 2020-05-28 | フィッシャーヴェルケ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフトｆｉｓｃｈｅｒｗｅｒｋｅ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ． ＫＧ | Anchor placement structure and anchoring system in anchor hole |
| JP2021009071A (en) * | 2019-07-01 | 2021-01-28 | 清水建設株式会社 | Pile evaluation method |
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2016
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| JP2021009071A (en) * | 2019-07-01 | 2021-01-28 | 清水建設株式会社 | Pile evaluation method |
| JP7257897B2 (en) | 2019-07-01 | 2023-04-14 | 清水建設株式会社 | Pile evaluation method |
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