JP2019020309A - Monitoring system and method for crack repair part - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属製物体における亀裂の補修が行われた亀裂補修個所を対象として、健全性の低下の有無を監視する亀裂補修個所のモニタリングシステムおよびモニタリング方法に関するものである。 The present invention relates to a crack repairing part monitoring system and a monitoring method for monitoring the presence or absence of soundness deterioration for a crack repairing part in which a crack in a metal object has been repaired.
橋梁や、クレーン等の港湾構造物、その他、各種鋼構造物のような金属製物体には、繰り返し荷重等による疲労によって亀裂が生じることがある。 Cracks may occur in metal objects such as bridges, harbor structures such as cranes, and other steel structures due to fatigue due to repeated loads.
このような金属製物体に生じた亀裂は、その補修を行って進展(伝播)を抑えることが求められる。 It is required to repair the crack generated in such a metal object to suppress the progress (propagation).
この種の金属製物体に生じた亀裂の進展を抑制する補修方法としては、金属製物体における亀裂が生じた個所に、以下のような亀裂進展抑制構造を形成する亀裂進展抑制工法が、従来開発されてきている(たとえば、特許文献1参照)。 As a repair method that suppresses the growth of cracks that occur in this type of metal object, a crack growth suppression method that has been developed in the past has formed the following crack growth suppression structure where cracks have occurred in a metal object. (For example, refer to Patent Document 1).
前記亀裂進展抑制構造は、金属製物体の亀裂が生じた個所に、前記亀裂と交差する方向に延びる開口形状を有する挿入部材取付孔が設けられ、この挿入部材取付孔の内側に、挿入部材が挿入して固定された構成を備えている。更に、前記挿入部材取付孔は、開口の内面形状が、曲面形状、または、曲面とそれに連続する平面による形状とされ、前記開口形状は、前記亀裂を挟んだ両側に、前記挿入部材に係止される係止部を備えている。 In the crack progress suppressing structure, an insertion member mounting hole having an opening shape extending in a direction intersecting with the crack is provided at a location where a crack of the metal object has occurred, and the insertion member is provided inside the insertion member mounting hole. It has a configuration that is inserted and fixed. Further, the insertion member mounting hole has an inner surface shape of an opening that is a curved surface shape or a shape formed by a curved surface and a continuous plane, and the opening shape is locked to the insertion member on both sides of the crack. It is provided with a locking portion.
更に、前記挿入部材取付孔の係止部は、前記開口形状の長手方向の両端側から中央部側に向けて開口幅が狭くなる形状として形成し、前記挿入部材は、断面形状が、両端側から中央部側に向けて細くなる形状とすることも、従来提案されている。 Furthermore, the engaging portion of the insertion member mounting hole is formed in a shape in which the opening width becomes narrower from the both end sides in the longitudinal direction of the opening shape toward the center portion side, and the insertion member has a cross-sectional shape on both end sides It has also been proposed in the past to have a shape that becomes narrower toward the center side.
これにより、前記亀裂進展抑制構造によれば、前記金属製物体に前記亀裂を開く方向の荷重が作用すると、その荷重は、両端寄り部分が前記係止部材取付孔の各係止部に係止される挿入部材によって受けられる。これにより、前記亀裂進展抑制構造が亀裂に適用された金属製物体では、亀裂の先端部に作用する応力拡大係数幅が低減されることで、亀裂の進展が抑制される。 Thereby, according to the said crack progress suppression structure, when the load of the direction which opens the said crack acts on the said metal object, the load side part is latched by each latching | locking part of the said latching member attachment hole. Received by the inserted member. Thereby, in the metal object to which the crack progress suppressing structure is applied to the crack, the progress of the crack is suppressed by reducing the stress intensity factor width acting on the tip of the crack.
前記特許文献1に示された亀裂進展抑制工法によって形成される亀裂進展抑制構造は、金属製物体に生じた亀裂の進展を抑制する効果を得る補修として有効である。
The crack progress suppressing structure formed by the crack progress suppressing method disclosed in
ところで、本発明者等は、前記亀裂進展抑制構造について、試験体を用いて亀裂を開く方向に過大な荷重を作用させる試験を行い、その結果、金属製物体の亀裂に複数の挿入部材取付孔および挿入部材が設けられている亀裂進展抑制構造では、特定の挿入部材取付孔の周縁における特定の領域に応力集中が生じるという知見を得た。更に、本発明者等は、前記試験体に対して作用させる亀裂を開く方向の荷重をより大きくする試験の結果、前記応力集中が生じる特定の挿入部材取付孔における特定の領域からの新たな亀裂の発生が、進展抑制の対象とされた元の亀裂が進展する現象よりも生じやすいという知見を得た。 By the way, the present inventors conducted a test for applying an excessive load in the direction of opening the crack using the test body, and as a result, a plurality of insertion member mounting holes in the crack of the metal object. In the crack growth suppressing structure provided with the insertion member, it has been found that stress concentration occurs in a specific region in the peripheral edge of the specific insertion member mounting hole. Furthermore, the present inventors have made a new crack from a specific region in a specific insertion member mounting hole where the stress concentration occurs as a result of a test to increase the load in the direction of opening the crack to be applied to the specimen. It was found that the occurrence of the cracks is more likely to occur than the phenomenon in which the original crack, which was the subject of progress suppression, progresses.
そこで、本発明者等は、金属製物体に亀裂が発生した個所であって、前記亀裂進展抑制構造が適用された亀裂補修個所について、特定の挿入部材取付孔の周縁における特定の領域の歪みの変化を基に、該特定の領域からの新たな亀裂の発生による亀裂補修個所の健全性の低下の有無を検知できることを見出して本発明をなした。 Therefore, the present inventors have found that a crack in a metal object, where a crack is repaired to which the crack progress suppressing structure is applied, is a distortion in a specific region at the periphery of a specific insertion member mounting hole. Based on the change, it was found that the presence or absence of a decrease in the soundness of the crack repaired portion due to the occurrence of a new crack from the specific region can be detected.
したがって、本発明の目的とするところは、金属製物体に生じた亀裂に前記亀裂進展抑制構造が適用された亀裂補修個所について、健全性の低下の有無を検知することができる亀裂補修個所のモニタリングシステムおよびモニタリング方法を提供しようとするものである。 Therefore, an object of the present invention is to monitor a crack repair site that can detect the presence or absence of soundness deterioration in a crack repair site in which the crack progress suppressing structure is applied to a crack generated in a metal object. It is intended to provide a system and monitoring method.
本発明は、前記課題を解決するために、金属製物体の亀裂が生じた個所に、前記亀裂と交差する方向に延びる開口形状を有するように設けた挿入部材取付孔と、前記挿入部材取付孔に挿入して固定された挿入部材とを備え、前記挿入部材取付孔の開口形状は曲面形状、または、曲面とそれに連続する平面による形状とし、且つ前記開口形状は、前記亀裂を挟んだ両側に、前記挿入部材に係止される係止部を備える構成とした亀裂進展抑制構造が適用された亀裂補修個所について、前記亀裂の先端側からの順序が1番目の挿入部材取付孔の周縁における前記開口形状の長手方向の両端部となる個所から、前記亀裂の先端寄りの方向に向けて前記開口形状の開口幅が最大となる個所までの領域より、前記挿入部材取付孔の外側に向かう位置に設置されたひずみゲージと、前記ひずみゲージを接続して前記ひずみゲージの計測結果を出力する機能を有する計測器とを備える亀裂補修個所のモニタリングシステムとする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an insertion member mounting hole provided at a location where a crack in a metal object has occurred and having an opening shape extending in a direction intersecting with the crack, and the insertion member mounting hole And the insertion member mounting hole has a curved surface shape or a shape formed by a curved surface and a plane continuous therewith, and the opening shape is formed on both sides of the crack. The crack repairing portion to which the crack progress suppressing structure configured to include a locking portion locked to the insertion member is applied, and the order from the front end side of the crack is the periphery of the first insertion member mounting hole. In a position toward the outside of the insertion member mounting hole from a region from both ends in the longitudinal direction of the opening shape to a portion where the opening width of the opening shape becomes maximum in the direction closer to the tip of the crack. Installation And strain gauges, the monitoring system crack repair point and a meter having a function of outputting the measurement result of the strain the strain gauges are connected to the gauge.
前記ひずみゲージは、前記亀裂の先端側からの順序が1番目の前記挿入部材取付孔の周縁における前記領域より、前記挿入部材取付孔の外側に向けて1mmから30mmの距離となる範囲に設置された構成としてある。 The strain gauge is installed in a range of a distance of 1 mm to 30 mm toward the outside of the insertion member mounting hole from the region at the periphery of the insertion member mounting hole having the first order from the tip side of the crack. As a configuration.
前記ひずみゲージは、前記亀裂に沿い該亀裂の先端側とは逆向きの方向を基準として、45度から75度の角度姿勢で設けられた構成としてある。 The strain gauge is configured to be provided at an angle of 45 degrees to 75 degrees along the crack with reference to a direction opposite to the front end side of the crack.
前記亀裂の先端に対応する位置に更にストップホールを備える前記亀裂補修個所について、前記ストップホールに対し、前記亀裂とは逆側に別のひずみゲージを備えて、前記計測器は、前記別のひずみゲージの計測結果を出力する機能を有する構成としてある。 The crack repairing portion further provided with a stop hole at a position corresponding to the tip of the crack is provided with another strain gauge on the opposite side of the crack with respect to the stop hole, and the measuring instrument is provided with the other strain. It has a function of outputting the measurement result of the gauge.
監視用のコンピュータを備え、前記計測器は、通信網を介して前記コンピュータに前記計測結果を送る機能を備えた構成としてある。 A monitoring computer is provided, and the measuring instrument has a function of sending the measurement result to the computer via a communication network.
また、金属製物体の亀裂が生じた個所に、前記亀裂と交差する方向に延びる開口形状を有するように設けた挿入部材取付孔と、前記挿入部材取付孔に挿入して固定された挿入部材とを備え、前記挿入部材取付孔の開口形状は曲面形状、または、曲面とそれに連続する平面による形状とし、且つ前記開口形状は、前記亀裂を挟んだ両側に、前記挿入部材に係止される係止部を備える構成とした亀裂進展抑制構造が適用された亀裂補修個所について、前記亀裂の先端側からの順序が1番目の挿入部材取付孔の周縁における前記開口形状の長手方向の両端部となる個所から、前記亀裂の先端寄りの方向に向けて前記開口形状の開口幅が最大となる個所までの領域より、前記挿入部材取付孔の外側に向かう位置の歪みの変化量をひずみゲージにより計測する亀裂補修個所のモニタリング方法とする。 Further, an insertion member mounting hole provided so as to have an opening shape extending in a direction intersecting with the crack at a place where a crack of the metal object has occurred, and an insertion member fixed by being inserted into the insertion member mounting hole The opening shape of the insertion member mounting hole is a curved surface shape or a shape formed by a curved surface and a plane continuous therewith, and the opening shape is engaged with the insertion member on both sides of the crack. About the crack repairing part to which the crack progress suppressing structure having a structure including a stopper is applied, the order from the tip side of the crack is the both ends in the longitudinal direction of the opening shape at the periphery of the first insertion member mounting hole. A strain gauge is used to measure the amount of change in strain at a position from the location to the location where the opening width of the opening shape becomes the maximum in the direction toward the tip of the crack toward the outside of the insertion member mounting hole. And monitoring methods of crack repair point to.
本発明の亀裂補修個所のモニタリングシステムおよびモニタリング方法によれば、金属製物体に発生した亀裂に亀裂進展抑制構造が適用された補修個所について、健全性の低下の有無を検知することができる。 According to the crack repairing part monitoring system and monitoring method of the present invention, it is possible to detect the presence or absence of a decrease in soundness at a repairing part in which a crack progress suppressing structure is applied to a crack generated in a metal object.
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1は亀裂補修個所のモニタリングシステムの第1実施形態を示す概要図である。図2は、図1における要部を拡大して示す図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of a crack repair site monitoring system. FIG. 2 is an enlarged view showing a main part in FIG.
図3は、亀裂補修個所における亀裂進展抑制構造を説明するための図で、図3(a)は板材に亀裂が生じた状態を、図3(b)は板材の亀裂が生じた個所に挿入部材取付孔が設けられた状態を、図3(c)は挿入部材取付孔に挿入部材が取り付けられた状態を、それぞれ示す概略斜視図である。図4は、亀裂進展抑制構造で用いられる挿入部材を示すもので、図4(a)は挿入方向の一方から見た図、図4(b)は図4(a)のA−A方向矢視図である。 3A and 3B are diagrams for explaining a structure for suppressing crack growth at a crack repairing location. FIG. 3A shows a state where a crack has occurred in the plate material, and FIG. 3B shows a state where the crack has occurred in the plate material. FIG. 3C is a schematic perspective view showing a state in which the member attaching hole is provided, and FIG. 3C is a state in which the inserting member is attached to the inserting member attaching hole. 4A and 4B show an insertion member used in the crack propagation suppressing structure, FIG. 4A is a view seen from one side of the insertion direction, and FIG. 4B is an AA direction arrow in FIG. FIG.
図5は、亀裂補修個所のモニタリングシステムにおけるひずみゲージの設置条件を説明するための図で、図5(a)は、亀裂補修個所における応力集中が生じる領域と、新たな亀裂が生じやすい方向とを示す概要図、図5(b)は、ひずみゲージの設置範囲と設置角度の条件を示す図である。 FIG. 5 is a diagram for explaining the installation conditions of the strain gauges in the crack repairing part monitoring system. FIG. 5A shows a region where stress concentration occurs in the crack repairing part and a direction in which a new crack is likely to occur. FIG. 5B is a diagram showing the conditions of the strain gauge installation range and installation angle.
本実施形態の亀裂補修個所のモニタリングシステムは、図1、図2に符号1で示すもので、金属製物体として、たとえば、鋼構造物を構成している板材100における亀裂101が生じた個所であって、その亀裂101が亀裂進展抑制構造102によって補修された亀裂補修個所103に適用するものである。
The crack repairing part monitoring system according to the present embodiment is indicated by
本実施形態の亀裂補修個所のモニタリングシステム1は、亀裂補修個所103に後述する条件に従い設定される設置範囲4に取り付けられたひずみゲージ2a,2bを備え、更に、ひずみゲージ2a,2bを接続した計測器3を備えた構成とされている。
The crack repairing
なお、本実施形態の亀裂補修個所のモニタリングシステム1は、説明の便宜上、以下、単に、本実施形態のモニタリングシステム1という。
In addition, the crack repair
ここで、先ず、本実施形態のモニタリングシステム1の適用対象となる亀裂進展抑制構造102による亀裂補修個所103について説明する。
Here, first, the
亀裂進展抑制構造102は、図3(a)に示すように、板材100の亀裂101が生じた個所に、図3(b)に示すように、亀裂101と交差する方向に延びる開口形状を有する挿入部材取付孔104が設けられ、図3(c)に示すように、この挿入部材取付孔104の内側に、挿入部材105が挿入して取り付けられた構成を備えている。
As shown in FIG. 3A, the crack
挿入部材105は、図4(a)(b)に示すような板状の部材である。挿入部材105は、図4(b)に矢印で示す一方向が、挿入部材取付孔104への挿入方向xとして設定されている。
The
更に、挿入部材105は、挿入方向xに垂直な断面の形状が、図4(a)に示すように、両端寄り部分106a,106bの板厚が中央部分107の板厚に比して大となる形状とされている。挿入部材105における挿入方向xに垂直な断面の形状は、以下、挿入部材105の断面形状という
Further, the
挿入部材105の両端寄り部分106a,106bの外面108a,108bは、連続する曲面とされている。更に、この外面108a,108bにおいて外向きに凸となる曲面は、一定の曲率となっていることが好ましい。これは、後述するように図4(a)に二点鎖線で示す如き形状とされる挿入部材取付孔104の開口形状の長手方向両端側に備える曲面形状に合わせるためである。
The
また、挿入部材105は、両端寄り部分106a,106b同士の間でくびれる中央部分107の両側の外面109a,109bが、連続する湾曲面とされている。これは、挿入部材105の中央部分107にて、板厚の変化が連続するようにして、中央部分107の外面109a,109bに、応力集中が生じ易くなる屈曲した個所が形成されないようにするためである。
Further, in the
補修対象となる亀裂101が板材100の亀裂101であることに鑑みて、挿入部材105は、図4(b)に示すように、挿入方向xの両端面が、挿入方向xに垂直な平面とされている。また、挿入部材105の挿入方向xの寸法Lは、亀裂101が生じている板材100の板厚t(図3(a)参照)と同等か、または、板厚tよりも大となるように設定されていることが好ましい。これは、板材100の挿入部材取付孔104に挿入する挿入部材105を、板材100の板厚tの全域に亘って配置できるようにするためである。
In view of the fact that the
挿入部材取付孔104は、図3(b)に示すように、板材100の亀裂101が生じている個所に亀裂101と交差する方向に開口形状が延びるように設けられた孔である。
As shown in FIG. 3B, the insertion
挿入部材取付孔104の開口形状は、図4(a)に二点鎖線で示すように、長手方向の中央部分110の開口幅が、両端寄り部分111a,111bの側の開口幅よりも狭くなっている。この中央部分110の開口幅は、挿入部材105の中央部分107を収容でき、且つ挿入部材105の両端寄り部分106a,106bの板厚よりも小さい寸法に設定されている。
As shown by a two-dot chain line in FIG. 4A, the opening shape of the insertion
挿入部材取付孔104の開口形状の長手方向の両端寄り部分111a,111bは、挿入部材105の両端寄り部分106a,106bを収容可能な形状とされている。
The
挿入部材取付孔104の開口形状における両端寄り部分111a,111bから中央部分110に向けて開口幅が狭くなる部分は、対をなす係止部sとされ、各係止部sは、亀裂101を挟んだ両側に形成されている。
In the opening shape of the insertion
これにより、挿入部材取付孔104に挿入部材105を挿入した状態では、挿入部材取付孔104の各係止部sに、挿入部材105の両端寄り部分106a,106bが係止される。このため、板材100に亀裂101を開く方向の荷重が作用するときには、その荷重を、亀裂101の両側に設けられている挿入部材取付孔104の各係止部sから、挿入部材105へ伝えることができる。このため、板材100では、亀裂101の開く方向への変形が、挿入部材取付孔104に取り付けられた挿入部材105によって拘束される。
Thus, in a state where the
挿入部材取付孔104は、開口形状が、連続する曲面、すなわち、屈曲した部分のない滑らかな曲面、または、曲面とそれに連続する平面による形状としてある。これにより、挿入部材取付孔104は、開口形状の周縁部の一部に応力集中が生じにくくしてある。更に、挿入部材取付孔104の開口形状の長手方向の両端寄り部分111a,111bにおける外向きに凸となる曲面は、一定の曲率の曲面とされることが好ましい。これは、開口形状の長手方向の両端寄り部分111a,111bに、より応力集中が生じにくくするためである。
The insertion
なお、挿入部材取付孔104の開口形状は、挿入部材105の断面形状に比してわずかに大きい相似形状として、挿入部材取付孔104の内面と挿入部材105の外面との隙間ができるだけ小さくなるように設定することが好適とされる。これは、挿入部材取付孔104と挿入部材105の対向する面同士の間に介在させて両者を接着する接着剤112の層の厚みをできるだけ小さくして、挿入部材取付孔104と挿入部材105との間での荷重の伝達を良好に行わせるためである。なお、図3(c)、図4(a)および図2では、図示する便宜上、挿入部材取付孔104と挿入部材105との間を拡大して示してある(後述する図5も同様)。
Note that the opening shape of the insertion
板材100に生じた亀裂101を対象とする亀裂進展抑制構造102による補修は、先ず、図1、図2、図3(a)(b)(c)に示すように、板材100における亀裂101が生じた個所に、亀裂101と交差する方向、好ましくは、亀裂101と直角に交差する方向に開口形状(図4(a)参照)が延びる配置で挿入部材取付孔104が設けられる。
The repair by the crack
この際、挿入部材取付孔104に挿入される挿入部材105を亀裂101の両側に偏りなく配置するためには、挿入部材取付孔104は、開口形状の長手方向の中央付近で亀裂101と交差するように設けられる。
At this time, in order to arrange the
次に、挿入部材取付孔104には、挿入部材105が、挿入部材105における挿入部材取付孔104の内面に接する面に接着剤(構造用接着剤)112が塗布された状態で挿入される。なお、接着剤112は、挿入部材取付孔104の内面に塗布されていてもよく、挿入部材105の外面と挿入部材取付孔104の内面の双方に塗布されていてもよい。その後は、接着剤112を硬化させる。
Next, the
これにより、板材100における亀裂101が生じた個所には、挿入部材取付孔104の内側に挿入部材105が接着により固定した状態で取り付けられた亀裂進展抑制構造102によって亀裂101の補修が行われた亀裂補修個所103が形成される。
As a result, the
なお、亀裂101に対して設ける挿入部材取付孔104および挿入部材105の数は、亀裂101の延びる寸法や、板材100における亀裂101が存在している個所に作用する荷重に応じて適宜設定すればよい。図1は、1つの亀裂101に対し、複数の挿入部材取付孔104および挿入部材105を設けた構成の一例であるが、亀裂101に対して設けられる挿入部材取付孔104および挿入部材105の数や配列間隔は図示するための便宜上のもので、実際の数や配列間隔を反映したものではない。
It should be noted that the number of the insertion
1つの亀裂101に対して、挿入部材取付孔104および挿入部材105を複数設ける場合、配列する数と配列間隔は、特許文献1に示されている手法と同様の解析を用いた手法で設定すればよい。
When a plurality of insertion
本実施形態では、亀裂補修個所103は、更に、図1、図2に示すように、板材100における亀裂101の両方の先端に対応する位置に、ストップホール113を備えた構成とされている。
In the present embodiment, the
次に、本発明者等が行った試験について説明する。 Next, the test conducted by the present inventors will be described.
本発明者等は、前記した構成の亀裂進展抑制構造102が亀裂101に適用された構成を備えた図示しない試験体を用いて、亀裂101を開く方向に過大な荷重を作用させる試験を行った。その結果、亀裂101の長手方向に挿入部材取付孔104および挿入部材105が複数設けられている場合、図5(a)に示すように、亀裂101の先端側からの順序が1番目の挿入部材取付孔104では、両端寄り部分111a,111bの周縁における斜線のハッチングを付した領域5に、応力集中が生じることが判明した。この領域5の応力集中は、同じ挿入部材取付孔104の開口部の周縁における他の部分や、亀裂101の先端側からの順序が2番目以降となる他の挿入部材取付孔104の開口部の周縁に比して大きな応力集中である。
The present inventors conducted a test in which an excessive load is applied in the direction of opening the
また、この特定の挿入部材取付孔104における応力集中が生じる領域5は、両端寄り部分111a,111bの周縁にて、開口形状の長手方向の両端部となる個所6から、亀裂101の先端寄りの方向に向けて、開口形状の開口幅が最大となる個所7までの領域であることが判明した。
Further, the
更に、本発明者等は、前記試験体に作用させる亀裂101を開く方向の荷重をより大きくする試験を行った。その結果、前記特定の挿入部材取付孔104における応力集中が生じる領域5からは、図5(a)に一点鎖線で示す如き新たな亀裂8が発生することが判明した。この応力集中が生じる領域5を起点とする新たな亀裂8の発生は、亀裂進展抑制構造102の適用による補修対象とされた元の亀裂101の進展よりも生じやすい、ということも判明した。
Furthermore, the present inventors conducted a test for increasing the load in the direction of opening the
また、この新たな亀裂8は、元の亀裂101に沿い該亀裂101の先端側に向く方向に対して、30度ずれた方向に主として発生すること、この主方向からの角度のずれが生じるとしても、±10度程度の角度範囲に収まることが判明した。
In addition, the
以上の試験結果に鑑みて、本実施形態のモニタリングシステム1では、図5(b)に示すように、ひずみゲージ2aの設置範囲4を設定する。この設置範囲4は、亀裂101の先端側からの順序が1番目の挿入部材取付孔104の両端寄り部分111a,111bの周縁における応力集中が生じる領域5、すなわち、開口形状の長手方向の両端部となる個所6から、亀裂101の先端寄りの方向に向けて、開口形状の開口幅が最大となる個所7までの領域より、挿入部材取付孔104の外側に向けて1mmから30mmの距離となる範囲に設定してある。
In view of the above test results, in the
なお、ひずみゲージ2aの設置範囲4を挿入部材取付孔104の周縁における応力集中が生じる領域5から1mmから30mmの距離となる範囲に設定したのは、以下の理由による。
The reason why the
すなわち、一般に、金属製物体では、亀裂の発生に起因して歪みの変化が生じるが、その歪みの変化の影響は、亀裂の発生個所からの距離が離れるにしたがって小さくなる。よって、ひずみゲージを用いて、金属製物体に生じる亀裂の発生に起因する歪みの変化を検出する場合には、ひずみゲージの位置が亀裂の発生個所から30mmを超えて離れると、検出の精度が低下する点であまり好ましくないためである。一方、ひずみゲージは、金属製物体に取り付けを行うときには、接着剤などを用いて貼りつける必要があるため、金属製物体の縁から1mm未満となる位置に設置するのは実質的に困難である。 That is, in general, in a metal object, a change in strain occurs due to the occurrence of a crack, but the effect of the change in strain becomes smaller as the distance from the crack generation point increases. Therefore, when using a strain gauge to detect a change in strain caused by the occurrence of a crack that occurs in a metal object, the accuracy of detection is improved if the position of the strain gauge is more than 30 mm away from the location of the crack. It is because it is not so preferable at the point which falls. On the other hand, when attaching to a metal object, the strain gauge needs to be attached using an adhesive or the like, so it is substantially difficult to install the strain gauge at a position less than 1 mm from the edge of the metal object. .
また、一般に、ひずみゲージで亀裂の発生の有無を検出する場合は、ひずみゲージの角度姿勢を、発生すると想定される亀裂に対して直交する方向に設定することが好ましい。しかし、ひずみゲージを金属製物体に実際に取り付けるときには、ひずみゲージの角度姿勢を厳密に目標値に合わせることは困難であり、5度程度の角度ずれを生じることはある。 In general, when the presence or absence of a crack is detected with a strain gauge, it is preferable to set the angular orientation of the strain gauge in a direction orthogonal to the crack that is assumed to occur. However, when the strain gauge is actually attached to a metal object, it is difficult to precisely match the angle orientation of the strain gauge to the target value, and an angular deviation of about 5 degrees may occur.
そこで、本実施形態のモニタリングシステム1では、設置範囲4に設置するひずみゲージ2a,2bの角度姿勢については、亀裂101に沿い該亀裂101の先端側に向く方向から30度±10度ずれた方向に対して直交する方向、すなわち、亀裂101に沿い該亀裂101の先端に向く方向から120度±10度ずれた方向を目標として、実際には、120度±15度ずれた方向に設定される。なお、このひずみゲージ2aの角度姿勢は、亀裂101に沿い該亀裂101の先端側とは逆向きの方向を基準とした場合は、45度から75度の角度姿勢となる。この場合、前記した新たな亀裂8が発生する主方向の点から考えると、設置範囲4に設置するひずみゲージ2a,2bの角度姿勢として好ましいのは、亀裂101に沿い該亀裂101の先端側に向く方向から120度ずれた方向、すなわち、亀裂101に沿い該亀裂101の先端側とは逆向きの方向からは60度ずれた方向となる。
Therefore, in the
したがって、本実施形態のモニタリングシステム1は、図1、図2に示すように、亀裂101の先端側からの順序が1番目の挿入部材取付孔104の開口形状の長手方向の両端側で、亀裂101の先端側寄りとなる設置範囲4に、ひずみゲージ2aが、設定された角度姿勢で設置された構成を備えている。
Therefore, as shown in FIGS. 1 and 2, the
なお、ひずみゲージ2aは、抵抗線や抵抗箔のような実際に歪みの検出を行う部分が設置範囲4に入っていれば、歪みの検出に関与しない外周部が、設置範囲4からはみ出していてもよいことは勿論である。
In the
更に、本実施形態のモニタリングシステム1は、元の亀裂101がストップホール113から再び進展した場合に、その検知を行うための手段として、図1、図2に示すように、亀裂101の先端に設けられたストップホール113に対し、亀裂101とは逆側に1mmから30mmの距離となる範囲に、ひずみゲージ2bを設けた構成とすることが好ましい。
Furthermore, the
このひずみゲージ2bの角度姿勢は、亀裂101に沿い該亀裂101の先端側に向く方向に対して90度±5度ずれた方向に設定される。
The angular posture of the
なお、ひずみゲージ2aとひずみゲージ2bは、いずれも、板材100の線膨張係数と等しいか対応した線膨張係数を有するひずみゲージを選定して用いることで、熱出力(温度変化による見かけの歪み)を抑制するようにしてある。
The
計測器3は、接続されたひずみゲージ2aおよびひずみゲージ2bにおける抵抗変化を、歪みの変化量の計測結果として出力する機能を備えている。
The measuring
この計測器3による計測結果の出力は、たとえば、図1に二点鎖線で示すように、作業者(図示せず)が持ち運ぶパソコンやタブレットのような携帯端末9に対して、有線接続、または、無線通信で行うようにすればよい。
The measurement result output by the measuring
以上の構成としてある本実施形態のモニタリングシステム1を用いて板材100における亀裂進展抑制構造102による亀裂補修個所103の監視を行う場合は、作業者が、携帯端末9を用いて、設定された時間間隔で計測器3から出力されるひずみゲージ2aとひずみゲージ2bの計測結果を受け取る。
When monitoring the
そして、ひずみゲージ2aによる計測結果の時系列を基に、ひずみゲージ2aによる歪みの変化量の計測結果に、大幅な変化が生じていない場合、あるいは、亀裂発生時のパターンに当てはまる変化が生じていない場合は、亀裂補修個所103にて、挿入部材取付孔104からの新たな亀裂8(図5(a)参照)の発生はないと判断あるいは推定することができる。
And based on the time series of the measurement result by the
また、ひずみゲージ2bによる計測結果の時系列を基に、ひずみゲージ2bによる歪みの変化量の計測結果に、大幅な変化が生じていない場合、あるいは、亀裂発生時のパターンに当てはまる変化が生じていない場合は、亀裂補修個所103にて、元の亀裂101がストップホール113から進展していないと判断あるいは推定することができる。
Moreover, based on the time series of the measurement result by the
したがって、本実施形態のモニタリングシステム1では、ひずみゲージ2aとひずみゲージ2bの計測結果に、大幅な変化が生じていない場合、あるいは、亀裂発生時のパターンに当てはまる変化が生じていない場合は、亀裂補修個所103の健全性に低下は生じていないと判断することができる。
Therefore, in the
一方、ひずみゲージ2aによる計測結果の時系列を基に、ひずみゲージ2aによる歪みの変化量の計測結果に、たとえば、大幅な変化が生じた場合、または、亀裂発生時のパターンに合致する変化が生じた場合は、亀裂補修個所103にて、挿入部材取付孔104から新たな亀裂8(図5(a)参照)が生じたと判断あるいは推定することができる。
On the other hand, based on the time series of the measurement results by the
したがって、この場合は、本実施形態のモニタリングシステム1では、挿入部材取付孔104からの新たな亀裂8の発生に起因して、亀裂補修個所103の健全性に低下が生じたと判断することができる。
Therefore, in this case, in the
また、ひずみゲージ2bによる計測結果の時系列を基に、ひずみゲージ2bによる歪みの変化量の計測結果に、たとえば、大幅な変化が生じた場合、または、亀裂発生時のパターンに合致する変化が生じた場合は、亀裂補修個所103にて、元の亀裂101がストップホール113から再進展したと判断あるいは推定することができる。
Further, based on the time series of the measurement results by the
したがって、この場合は、本実施形態のモニタリングシステム1では、元の亀裂101のストップホール113からの再進展に起因して、亀裂補修個所103の健全性に低下が生じたと判断することができる。
Therefore, in this case, in the
このように、本実施形態のモニタリングシステム1によれば、亀裂進展抑制構造102が適用された亀裂補修個所103について、健全性の低下の有無を監視することができる。
As described above, according to the
また、本実施形態のモニタリングシステム1では、試験により得た亀裂補修個所103における応力集中が生じる領域5の情報と、この領域5から新たな亀裂8が発生すると想定される位置と角度の情報とを基に、ひずみゲージ2aの配置を決めている。そのため、たとえ、3つ以上の挿入部材取付孔104および挿入部材105を備えた亀裂補修個所103を監視の対象とする場合であっても、本発明のモニタリングシステム1は、図1に示すように、ひずみゲージ2aは、亀裂101の両方の先端側からの順序が1番目となる挿入部材取付孔104の開口形状の長手方向両端側にのみ設ければよい。よって、本実施形態のモニタリングシステム1は、亀裂補修個所103におけるすべての挿入部材取付孔104に対応してひずみゲージを設ける必要がないため、ひずみゲージ2aの使用数を抑えることができて、装置を構成する機器の点数を削減して、装置構成を単純化することができる。
Further, in the
[第2実施形態]
図6は、亀裂補修個所のモニタリングシステムの第2実施形態を示す概要図である。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a schematic view showing a second embodiment of the crack repairing part monitoring system.
なお、図6において、第1実施形態と同一のものには同一符号を付して、その説明を省略する。 In FIG. 6, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
本実施形態の亀裂補修個所のモニタリングシステム1Aは、図6に示すように、第1実施形態と同様の構成において、計測器3が、ひずみゲージ2a,2bの計測結果を作業者が持ち運ぶ携帯端末9に対して出力する構成に代えて、計測器3が、インターネットのような通信網10に常時あるいは設定された時間間隔で接続する機能と、この通信網10を介して遠隔地の監視センタなどに備えた監視用のコンピュータ11に、ひずみゲージ2a,2bの計測結果を送る機能を備えた構成としたものである。
As shown in FIG. 6, the crack repair
監視用のコンピュータ11は、ひずみゲージ2aによる計測結果の時系列、および、ひずみゲージ2bによる計測結果の時系列をそれぞれ監視する機能と、歪みの変化量の計測結果に、大幅な変化が生じた場合や、亀裂発生時のパターンに合致する変化が生じた場合に、亀裂補修個所103の健全性に低下が生じたというシグナル(アラーム)を発生させる機能を備えるようにすればよい。
The monitoring
以上の構成としてある本実施形態の亀裂補修個所のモニタリングシステム1Aによっても、第1実施形態と同様に、亀裂進展抑制構造102が適用された亀裂補修個所103について、健全性の低下の有無を監視することができて、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
As in the first embodiment, the crack repairing
なお、前記各実施形態では、本発明の亀裂補修個所のモニタリングシステムの適用対象として、鋼構造物を構成している板材100に生じた亀裂101の補修個所を例示したが、鋼構造物にて同一平面内に配置された板材同士を突き合わせ溶接した溶接部に生じた亀裂101や、この溶接部から一方または双方の板材に延びる亀裂101の補修個所に適用してもよいことは勿論である。
In each of the above embodiments, as an application target of the crack repairing part monitoring system of the present invention, the repairing part of the
更に、本発明の亀裂補修個所のモニタリングシステムは、たとえば、橋梁の隅角部となるデッキプレートの下面と、その下側に配置されたUリブの上端縁との接合部(溶接部)のような金属製物体における屈曲部に生じた亀裂101の亀裂進展抑制構造102による亀裂補修個所103に適用してもよい。
Furthermore, the crack repairing part monitoring system according to the present invention is, for example, a joint (welded part) between a lower surface of a deck plate that becomes a corner portion of a bridge and an upper edge of a U-rib arranged below the deck plate. The present invention may be applied to the
この場合、ひずみゲージ2aは、挿入部材取付孔104が設けられている金属製物体の面に対して垂直な方向から見て、図5(b)に示したと同様の設置範囲4と角度姿勢を定めるようにすればよい。
In this case, the
なお、亀裂101の先端部が溶接部に存在している場合や、金属製物体における屈曲部に存在している場合は、亀裂補修個所103では、亀裂101の先端側にストップホール113を設けることができない。よって、このような場合には、本発明の亀裂補修個所のモニタリングシステムは、ひずみゲージ2bを省略した構成とすればよい。
When the tip of the
また、本発明は、前記各実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の亀裂補修個所のモニタリングシステムは、板材100や、橋梁のデッキプレートとUリブ以外の任意の金属製物体にて、亀裂進展抑制構造102による亀裂101の補修が行われた亀裂補修個所103に適用してもよいことは勿論である。
In addition, the present invention is not limited to each of the above embodiments, and the crack repairing site monitoring system of the present invention is a
亀裂補修個所103にて、挿入部材取付孔104に挿入して取り付けられている挿入部材105の挿入方向xの形状は、特に限定されない。
The shape in the insertion direction x of the
挿入部材取付孔104は、金属製物体における貫通孔となっていなくてもよい。
The insertion
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。 Of course, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
2a,2b ひずみゲージ、3 計測器、4 設置範囲、5 領域、6 個所、7 個所、10 通信網、11 監視用のコンピュータ、100 板材(金属製物体)、101 亀裂、102 亀裂進展抑制構造、103 亀裂補修個所、104 挿入部材取付孔、105 挿入部材、111a,111b 両端寄り部分、113 ストップホール、s 係止部 2a, 2b Strain gauge, 3 measuring instrument, 4 installation range, 5 areas, 6 places, 7 places, 10 communication network, 11 monitoring computer, 100 plate material (metal object), 101 crack, 102 crack growth suppressing structure, 103 crack repairing part, 104 insertion member mounting hole, 105 insertion member, 111a, 111b part near both ends, 113 stop hole, s locking part
Claims (6)
前記亀裂の先端側からの順序が1番目の挿入部材取付孔の周縁における前記開口形状の長手方向の両端部となる個所から、前記亀裂の先端寄りの方向に向けて前記開口形状の開口幅が最大となる個所までの領域より、前記挿入部材取付孔の外側に向かう位置に設置されたひずみゲージと、
前記ひずみゲージを接続して前記ひずみゲージの計測結果を出力する機能を有する計測器と、を備えること
を特徴とする亀裂補修個所のモニタリングシステム。 An insertion member mounting hole provided so as to have an opening shape extending in a direction crossing the crack, and an insertion member fixed by being inserted into the insertion member mounting hole, at a location where a crack of the metal object has occurred. The opening shape of the insertion member mounting hole is a curved surface shape, or a shape formed by a curved surface and a plane continuous therewith, and the opening shape is a locking portion that is locked by the insertion member on both sides of the crack. About the crack repairing part to which the crack growth restraining structure with the structure comprising
The opening width of the opening shape extends from the position where the opening shape is located at both ends in the longitudinal direction at the periphery of the first insertion member mounting hole in the order from the tip side of the crack toward the tip of the crack. A strain gauge installed at a position toward the outside of the insertion member mounting hole from the area up to the maximum point,
And a measuring instrument having a function of connecting the strain gauge and outputting the measurement result of the strain gauge.
請求項1記載の亀裂補修個所のモニタリングシステム。 The strain gauge is installed in a range of a distance of 1 mm to 30 mm toward the outside of the insertion member mounting hole from the region at the periphery of the insertion member mounting hole having the first order from the tip side of the crack. The crack repair site monitoring system according to claim 1.
請求項1または2記載の亀裂補修個所のモニタリングシステム。 The strain gauge is provided at an angle of 45 degrees to 75 degrees along the crack, with reference to a direction opposite to the tip side of the crack.
The crack repair site monitoring system according to claim 1 or 2.
前記ストップホールに対し、前記亀裂とは逆側に別のひずみゲージを備えて、
前記計測器は、前記別のひずみゲージの計測結果を出力する機能を有する構成とした
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の亀裂補修個所のモニタリングシステム。 About the crack repairing portion further provided with a stop hole at a position corresponding to the tip of the crack,
With respect to the stop hole, another strain gauge is provided on the side opposite to the crack,
The crack repair site monitoring system according to any one of claims 1 to 3, wherein the measuring instrument has a function of outputting a measurement result of the another strain gauge.
前記計測器は、通信網を介して前記コンピュータに前記計測結果を送る機能を備えた
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の亀裂補修個所のモニタリングシステム。 Equipped with a computer for monitoring,
The crack repair site monitoring system according to any one of claims 1 to 4, wherein the measuring instrument has a function of sending the measurement result to the computer via a communication network.
前記亀裂の先端側からの順序が1番目の挿入部材取付孔の周縁における前記開口形状の長手方向の両端部となる個所から、前記亀裂の先端寄りの方向に向けて前記開口形状の開口幅が最大となる個所までの領域より、前記挿入部材取付孔の外側に向かう位置の歪みの変化量をひずみゲージにより計測すること
を特徴とする亀裂補修個所のモニタリング方法。 An insertion member mounting hole provided so as to have an opening shape extending in a direction crossing the crack, and an insertion member fixed by being inserted into the insertion member mounting hole, at a location where a crack of the metal object has occurred. The opening shape of the insertion member mounting hole is a curved surface shape, or a shape formed by a curved surface and a plane continuous therewith, and the opening shape is a locking portion that is locked by the insertion member on both sides of the crack. About the crack repairing part to which the crack growth restraining structure with the structure comprising
The opening width of the opening shape extends from the position where the opening shape is located at both ends in the longitudinal direction at the periphery of the first insertion member mounting hole in the order from the tip side of the crack toward the tip of the crack. A crack repairing site monitoring method, characterized in that a strain gauge measures the amount of strain change at a position toward the outside of the insertion member mounting hole from the region up to the maximum location.
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