JP2534328B2

JP2534328B2 - 膜構造の膜張力測定方法と測定装置

Info

Publication number: JP2534328B2
Application number: JP63221008A
Authority: JP
Inventors: 章岡田
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 1988-09-03
Filing date: 1988-09-03
Publication date: 1996-09-11
Anticipated expiration: 2011-09-11
Also published as: JPH0269629A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は膜構造の膜張力測定方法と測定装置に関す
る。

「従来の技術」膜構造、特にサスペンション膜構造においては、膜面
の張力により剛性を確保するため、施工時において導入
膜張力を管理することが重要となる。また維持管理面に
おいても、クリープ、レラクゼーション等による膜張力
の減少量を把握し、張力再導入時期の決定を行うために
は張力の監視は必要となる。

現状では適当な膜張力測定機器が無く、施工者または
維持管理者の経験もしくは膜面の形状や押えケーブル・
境界ケーブルの張力の計測値により膜張力の度合を予想
する感による管理を行っている。すなわち、面体でなく
線体で挟み付け可能なワイヤー（ケーブル）にあって
は、第４図に示す如く、張力Ｔのもとにあるワイヤー１
の上下をローラー2,3,3ではさみ、所定の撓みを生じさ
せる荷重Ｐから前記のワイヤー張力Ｔを換算することが
出来る。

しかし、膜材の張力を測定する場合は、被測定物が線
体でなく、面体であるので、上下（裏表）からはさむ方
法は現実的でなく、叙上の要領をそのまま適用すること
は出来ないためである。

「発明が解決しようとする課題」しかして、現状では膜張力の正確な把握は困難であ
る。よって、膜張力導入時、維持管理時のいずれにあっ
ても、膜自体についての正確な張力値を測定し得ていな
いために、合理的な設計を期し得ることが出来ない。

本発明は、叙上の事情に鑑みなされたもので、撓み発
生用接触子のはさみつけ当接が不可能な膜に対し、片面
のみへの当接でもって、測定用撓みを発生させ得、膜張
力を算出することが出来る測定方法並びに測定装置を提
供することを目的としている。

「課題を解決するための手段」上記目的を達成するために、本発明方法は、所定の張
力で引張られている膜材片面に内部を減圧した内筒体を
密に押し当てて球面形状の撓み変形を形成させ、所定式 N:膜応力（kg/m） P:筒内圧力（kg/m²） D:球面直径（ｍ） δ：変形部の天頂部の変位（ｍ）より、測定したP,δ値に基づいて膜張力Ｎを算出すると
したものである。

また、本発明装置は、円筒形箱体に減圧機構を接続す
ると共に膜面変位形並びに箱内圧についての圧力計を組
付けるとしたものである。

さらに、上記構成に付加して得られた測定値から膜張
力を算定し、出力する機能を持つ演算部と入出力制御の
他に、内圧値が予め設定した値を越えないような制御も
行う制御部を組込むとしたものである。

「作用」上記のように構成された本発明は、下記の原理に基づ
いて成立する。すなわち、いま、第１図に示す如く球面
形状の膜材４に圧力Ｐが加わった時、次式で示す膜応力
Ｎが発生する。

但し P:圧力（kg/m²）、 R:膜曲面の曲率半径（ｍ） N:膜応力（kg/m）ここで、第２図に示す如くある張力Ｎで引張られてい
る状態の膜材４′に、局部的に球面変形をもたらす圧力
Ｐを加えた時の変形後の釣合式は、膜材４′の異方性、
伸び剛性（＝ヤング係数×膜厚）を無視すると、（１）
式と同じになる。

また、この時の膜材４′の変形部の天頂部の変位δ
は、曲率半径Ｒと次の様な関係で表わされる。

D:変形球面の直径（ｍ）（２）式を（１）式に代入すると、この時膜材４′がδだけ変形することによる膜張力の増
分は、δがＤと比べて小さい時は無視できる。よって、
δ≪Ｄとして２次項を省略すると（３）式はとなり、（３）式は、天頂部変位δと圧力Ｐが既知の場
合、膜張力Ｎを求める式と解釈できる。

なおここでは等方性の膜を対象にしているが、一般に
使用されている直交異方性の膜に適用した場合でも施工
管理または維持管理上十分な精度が確保できると考えら
れる。

また、式導入時において無視した上述の項目は、同種
の膜材を用いた較正を行うと精度の向上が期待できる項
目である。

尚、叙上球面変形を膜材４′にもたらすには、図中想
像線で表わす如く、内部を減圧した円筒体５を膜材４′
に押し当てればよい。

以上の原理により、本発明は膜材に対して片面から測
定用の撓み変形を形成させることで膜張力の算出が可能
である。

「実施例」実施例について図面を参照して説明すると、第３図に
おいて、円筒形箱体６には、減圧機構７よりのチューブ
８が接続されていて、電気式弁９でコントロールされる
ようになっている。

また、箱体６には半導体圧力変換器10が装着されてい
る。さらに、箱体６内には、差動トランス型変位計11が
組付けられており、図中11aは、固定側の差動トランス,
11bは移動側のコアで、当該コア11bに付設の膜材４′に
対して突き出された脚11cの先端には当接用の滑車11dが
配設されている。しかして、膜材４′の変位に従ってコ
ア11bが変位することによって生じる変位出力をもって
変位δを検知し得る。

図中12は、箱体６開口縁に周設するを良しとするリン
グ状の気密用ネオプレンゴムを示す。

張力Ｎの元にある膜材４′に対して円筒形箱体６の開
口を押し当て、減圧機構７を作用させて撓み変形を起こ
させ、該半導体圧力変換器10,差動トランス型変位計11
よりP,δを得ることで、既述の（３′）式により、Ｎが
算出出来る。

叙上算出を自動的に行なうには、上記のP,δを
（３′）式をプログラムした演算部に入力して算出値を
出力させればよい。

当該演算部と連結の制御部は、叙上の入出力制御の他
に、既述のδ≪Ｄなる前提が損なわれることのないよう
に、予め設定した最大変形量を越える変形が生じた場
合、電気式弁９を調整し、圧力を下げるものとするとよ
い。

「発明の効果」本発明は、以上説明したように構成されているので、
以下に記載されるような効果を奏する。

（１）サスペンション膜構造の施工において、経験
（勘）あるいは間接的な計測に基づいて試行錯誤的に行
っていた導入膜張力施工管理が容易となり、また信頼性
も向上する。

（２）クリープ，レラクゼーション等に伴う膜張力の低
下現象を容易にモニターでき、維持管理面で有用であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、球面状膜材に圧力が加わった時の膜応力との
関係説明図、第２図は、ある張力の元にある膜材に局部
的変形が加えられた時の関係説明図、第３図は、本発明
装置の構造説明図、第４図は、線体に於けるテンション
測定原理説明図である。１……ワイヤー、2,3……ローラー、4,4′……膜材、５
……円筒体、６……円筒形箱体、７……減圧機構、８…
…チューブ、９……電気式弁、10……半導体圧力変換
器、11……差動トランス型変位計、11a……差動トラン
ス、11b……移動側のコア、11c……脚、11d……滑車、1
2……機密用ネオプレンゴム。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の張力で引張られている膜材片面に内
部を減圧した内筒体を密に押し当てて球面形状の撓み変
形を形成させ、所定式 N:膜応力（kg/m） P:筒内圧力（kg/m²） D:球面直径（ｍ） δ：変形部の天頂部の変位（ｍ）より、測定したP,δ値に基づいて膜張力Ｎを算出すると
したことを特徴とする膜構造の膜張力測定方法。
【請求項２】円筒形箱体に減圧機構を接続すると共に膜
面変位計ならびに箱内圧についての圧力計を組付けると
してなることを特徴とする膜構造の膜張力測定装置。
【請求項３】請求項２記載の装置に付加して得られた測
定値から膜張力を算定し、出力する機能を持つ演算部と
入出力制御の他に、内圧値が予め設定した値を越えない
ような制御も行う制御部を組込むとした膜構造の膜張力
測定装置。