JP3084148B2 - 建物基礎部に作用する水平力の計測装置 - Google Patents
建物基礎部に作用する水平力の計測装置Info
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- JP3084148B2 JP3084148B2 JP04240619A JP24061992A JP3084148B2 JP 3084148 B2 JP3084148 B2 JP 3084148B2 JP 04240619 A JP04240619 A JP 04240619A JP 24061992 A JP24061992 A JP 24061992A JP 3084148 B2 JP3084148 B2 JP 3084148B2
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- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、構造物模型の振動実験
を行なう際に、模型の基礎部の各面に作用する水平力を
計測する建物基礎部に作用する水平力の計測装置に関す
る。
を行なう際に、模型の基礎部の各面に作用する水平力を
計測する建物基礎部に作用する水平力の計測装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】地震時の構造物の挙動と各部に作用する
応力を予測するため、模型による振動実験が行なわれ
る。
応力を予測するため、模型による振動実験が行なわれ
る。
【０００３】従来の振動実験では、地盤から受ける水平
力の作用方向に対して直交する面、すなわち、基礎部の
直応力を高価な土圧計を用いて計測するだけで、基礎部
の側面や底面と、地中面との摩擦力については、全く計
測されていなかった。
力の作用方向に対して直交する面、すなわち、基礎部の
直応力を高価な土圧計を用いて計測するだけで、基礎部
の側面や底面と、地中面との摩擦力については、全く計
測されていなかった。
【０００４】ところで、実際の構造物では、地盤の振動
によって、基礎部の根入れ部に、どの位の振動土圧が働
き、また、どの位の摩擦力が側面と底面に生じるかを求
めることは設計上重要なことである。
によって、基礎部の根入れ部に、どの位の振動土圧が働
き、また、どの位の摩擦力が側面と底面に生じるかを求
めることは設計上重要なことである。
【０００５】しかしながら、従来の模型による振動実験
では、基礎部の根入れ部の各面に作用する水平力の大き
さを直接計測することが難しく、このため、構造物全体
の慣性力に対する基礎部の根入れ部の各面の水平力分担
率を振動時に直接求めることが困難であった。
では、基礎部の根入れ部の各面に作用する水平力の大き
さを直接計測することが難しく、このため、構造物全体
の慣性力に対する基礎部の根入れ部の各面の水平力分担
率を振動時に直接求めることが困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は係る事実を考
慮し、基礎部の根入れ部の各面に作用する振動土圧、及
び側面や底面と地中面との摩擦力の大きさと、水平力分
担率を振動時に直接計測できる建物基礎部に作用する水
平力の計測装置を提供することを目的とする。
慮し、基礎部の根入れ部の各面に作用する振動土圧、及
び側面や底面と地中面との摩擦力の大きさと、水平力分
担率を振動時に直接計測できる建物基礎部に作用する水
平力の計測装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の建物基
礎部に作用する水平力の計測装置は、模型建物基礎部に
作用する水平力によって、模型建物基礎部の根入り部に
働く変動土圧、側面摩擦力、及び底面摩擦力に抵抗する
板版を支持する支持部材と、前記支持部材の歪みを計測
する計測手段と、を有することを特徴としている。
礎部に作用する水平力の計測装置は、模型建物基礎部に
作用する水平力によって、模型建物基礎部の根入り部に
働く変動土圧、側面摩擦力、及び底面摩擦力に抵抗する
板版を支持する支持部材と、前記支持部材の歪みを計測
する計測手段と、を有することを特徴としている。
【０００８】請求項２に記載の建物基礎部に作用する水
平力の計測装置は、前記支持部材がアクリル部材で構成
されたことを特徴としている。
平力の計測装置は、前記支持部材がアクリル部材で構成
されたことを特徴としている。
【０００９】請求項３に記載の建物基礎部に作用する水
平力の計測装置は、前記計測手段が前記アクリル部材の
歪み部位に張り付けられた歪みゲージによって構成され
ていることを特徴としている。
平力の計測装置は、前記計測手段が前記アクリル部材の
歪み部位に張り付けられた歪みゲージによって構成され
ていることを特徴としている。
【００１０】
【作用】上記構成の建物基礎部に作用する水平力の計測
装置では、板版によって構造物の基礎部の模型が構成さ
れ、この基礎部は所定の根入りを持って模型地盤に埋設
されている。
装置では、板版によって構造物の基礎部の模型が構成さ
れ、この基礎部は所定の根入りを持って模型地盤に埋設
されている。
【００１１】この模型地盤を振動させると、振動方向に
対して直交する板版、振動方向と平行に位置する側面及
び底面の板版に、それぞれ、振動土圧、側面摩擦力、及
び底面摩擦力が作用する。これによって、板版を支持す
る支持部材に軸力またはせん断力が働き、歪みを生じ
る。この歪みを計測手段によって計測することによっ
て、基礎部の各面に作用する水平力を求めることができ
る。
対して直交する板版、振動方向と平行に位置する側面及
び底面の板版に、それぞれ、振動土圧、側面摩擦力、及
び底面摩擦力が作用する。これによって、板版を支持す
る支持部材に軸力またはせん断力が働き、歪みを生じ
る。この歪みを計測手段によって計測することによっ
て、基礎部の各面に作用する水平力を求めることができ
る。
【００１２】また、この支持部材をアクリル部材で構成
することにより、鉄のように錆びることがなく、小さな
応力でも適度に歪むので、正確な計測値を求めることが
できる。さらに、計測手段として、アクリル部材の歪み
部位に例えばロードセル等の歪みゲージを張り付け、電
気抵抗の変化によって、アクリル部材の軸の歪み、曲げ
歪みを計測してもよい。
することにより、鉄のように錆びることがなく、小さな
応力でも適度に歪むので、正確な計測値を求めることが
できる。さらに、計測手段として、アクリル部材の歪み
部位に例えばロードセル等の歪みゲージを張り付け、電
気抵抗の変化によって、アクリル部材の軸の歪み、曲げ
歪みを計測してもよい。
【００１３】このように、振動時に、基礎部の各面に作
用する水平力を求めることができるので、この水平力を
模型構造物及び模型基礎部に生じる慣性力で除すれば、
根入り基礎部の水平分担率を算出できる。
用する水平力を求めることができるので、この水平力を
模型構造物及び模型基礎部に生じる慣性力で除すれば、
根入り基礎部の水平分担率を算出できる。
【００１４】
【実施例】図１に示すように、本実施例に係る建物基礎
部に作用する水平力の計測装置１０は、模型地盤１２に
埋設される基礎部模型１４を有し、この基礎部模型１４
の上部には、構造物模型１６が構築されている。
部に作用する水平力の計測装置１０は、模型地盤１２に
埋設される基礎部模型１４を有し、この基礎部模型１４
の上部には、構造物模型１６が構築されている。
【００１５】模型地盤１２は、実際の地盤との弾性定数
との比を考慮して、シリコンゴムで構成されている。
との比を考慮して、シリコンゴムで構成されている。
【００１６】一方、基礎部模型１４には、本体側のボッ
クス４０から底版１８、側版２０が支持ユニット２８、
４８、５０を介して取付けられ、所定の深さまで埋設さ
れている。
クス４０から底版１８、側版２０が支持ユニット２８、
４８、５０を介して取付けられ、所定の深さまで埋設さ
れている。
【００１７】図３に示すように、底版１８の上面の四隅
には、アクリル製の台座２０が固着されている。この台
座２０には、取付孔２２が穿設されている。この取付孔
２２には、断面が長方形状のアクリル棒２４の下端が挿
入され接着されている。また、アクリル棒２４の上端も
同じように台座２６に挿入接着され、支持ユニット２８
を構成している。
には、アクリル製の台座２０が固着されている。この台
座２０には、取付孔２２が穿設されている。この取付孔
２２には、断面が長方形状のアクリル棒２４の下端が挿
入され接着されている。また、アクリル棒２４の上端も
同じように台座２６に挿入接着され、支持ユニット２８
を構成している。
【００１８】さらに、図１に示すように、振動による水
平力の作用方向（矢印Ａ方向）と直交するアクリル棒２
４の側面の表裏には、図４に示すような歪みゲージとし
てのロードセル３０が貼り付けられている。このロード
セル３０は、薄いプラスチック材で作られた基板３２の
上に抵抗箔３４が接着されており、図示しないラミネー
トフィルムで被覆されている。図５に示すように、抵抗
箔３４は、ブリッジ回路Ｌを構成しており、歪みを受感
するとその電器抵抗を変化させるようになっている。こ
れによって、アクリル棒２４にせん断力が作用すると、
表裏に貼られたロードセル３０の電器抵抗の相違から曲
げ歪みが計測される。
平力の作用方向（矢印Ａ方向）と直交するアクリル棒２
４の側面の表裏には、図４に示すような歪みゲージとし
てのロードセル３０が貼り付けられている。このロード
セル３０は、薄いプラスチック材で作られた基板３２の
上に抵抗箔３４が接着されており、図示しないラミネー
トフィルムで被覆されている。図５に示すように、抵抗
箔３４は、ブリッジ回路Ｌを構成しており、歪みを受感
するとその電器抵抗を変化させるようになっている。こ
れによって、アクリル棒２４にせん断力が作用すると、
表裏に貼られたロードセル３０の電器抵抗の相違から曲
げ歪みが計測される。
【００１９】図１に示すように、台座２６には、矩形状
の平板３６が載置されボルト３８で固定されている。こ
の平板３６の外周端を囲むように側壁４０が固着されて
いる。この側壁４０の下端は平板３６より下方へ延設さ
れ、上端には、スラブ版４２が開口面を塞ぐように載置
されている。このスラブ版４２の上面には、模型構造物
１６がボルト及びによって接続されている。なお、図２
に示すように、平板３６と側壁４０とで構成された空間
には、中央部がアングル４４で補強されたクロス状の隔
壁４６が配設され、平板３６と側壁４０の剛性を高めて
いる。
の平板３６が載置されボルト３８で固定されている。こ
の平板３６の外周端を囲むように側壁４０が固着されて
いる。この側壁４０の下端は平板３６より下方へ延設さ
れ、上端には、スラブ版４２が開口面を塞ぐように載置
されている。このスラブ版４２の上面には、模型構造物
１６がボルト及びによって接続されている。なお、図２
に示すように、平板３６と側壁４０とで構成された空間
には、中央部がアングル４４で補強されたクロス状の隔
壁４６が配設され、平板３６と側壁４０の剛性を高めて
いる。
【００２０】図２及び図３に示すように、地下壁２０と
側壁４０との間にも、支持ユニット４８及び支持ユニッ
ト５０が配置されている。支持ユニット４８のアクリル
棒５２の断面は正方形とされ、４面の同位置にロードセ
ル３０が貼り付けられている。このアクリル棒５２に
は、地下壁２０を介して矢印Ａ方向に軸力が作用するよ
うになっている。このため、４枚のロードセル３０によ
って計測された軸歪みを平均化することで、アクリル棒
５２の正確な歪み量を求めることができる。
側壁４０との間にも、支持ユニット４８及び支持ユニッ
ト５０が配置されている。支持ユニット４８のアクリル
棒５２の断面は正方形とされ、４面の同位置にロードセ
ル３０が貼り付けられている。このアクリル棒５２に
は、地下壁２０を介して矢印Ａ方向に軸力が作用するよ
うになっている。このため、４枚のロードセル３０によ
って計測された軸歪みを平均化することで、アクリル棒
５２の正確な歪み量を求めることができる。
【００２１】なお、支持ユニット５０は、支持ユニット
２８と同様に、水平力の作用方向と直交する面の表裏に
ロードセル３０を貼り付け曲げ歪みを計測するようにな
っている。
２８と同様に、水平力の作用方向と直交する面の表裏に
ロードセル３０を貼り付け曲げ歪みを計測するようにな
っている。
【００２２】次に、本実施例に係る建物基礎部に作用す
る水平力の計測装置の作用を説明する。
る水平力の計測装置の作用を説明する。
【００２３】先ず、静的載荷試験により、アクリル棒５
２の軸力に対する軸歪みの関係式を求め、また、アクリ
ル棒２４、５４についても、同様にせん断力に対する曲
げ歪みの関係式を求める。
２の軸力に対する軸歪みの関係式を求め、また、アクリ
ル棒２４、５４についても、同様にせん断力に対する曲
げ歪みの関係式を求める。
【００２４】次に、このアクリル棒２４、５２、５４を
使って支持ユニット２８、４８、５０を構成し、基礎部
模型に組み込み、所定の根入りで模型地盤１２に埋設す
る。
使って支持ユニット２８、４８、５０を構成し、基礎部
模型に組み込み、所定の根入りで模型地盤１２に埋設す
る。
【００２５】この模型地盤１２を振動台の上に置いて、
図１に示すように、矢印Ａ方向に振動力を入力すると、
地下壁２０の振動力の作用方向と直交する面には、振動
土圧が、また、振動力の作用方向と平行な面には、地盤
との摩擦力が、さらに、底版１８には、地盤との摩擦力
が作用する。
図１に示すように、矢印Ａ方向に振動力を入力すると、
地下壁２０の振動力の作用方向と直交する面には、振動
土圧が、また、振動力の作用方向と平行な面には、地盤
との摩擦力が、さらに、底版１８には、地盤との摩擦力
が作用する。
【００２６】これによって、地下壁２０及び底版１８を
支持するアクリル棒２４、５２、５４が歪み、図６に示
すように、それぞれのアクリル棒２４、５２、５４に貼
り付けられたロードセル３０から信号が制御装置６０に
入力され、地下壁２０及び底版１８に作用する水平力が
求められる。ここで、水平力の釣合いを考えると、構造
物模型１６と基礎部模型１４の慣性力と、これらの合力
はどの時刻でも一致している。したがって、構造物模型
１６の上部に設置された加速度センサー６２によって慣
性力を算出し、地下壁２０及び底版１８に作用する水平
力をそれぞれ除し、基礎部根入り部の水平力分担率が表
示部に表示される。
支持するアクリル棒２４、５２、５４が歪み、図６に示
すように、それぞれのアクリル棒２４、５２、５４に貼
り付けられたロードセル３０から信号が制御装置６０に
入力され、地下壁２０及び底版１８に作用する水平力が
求められる。ここで、水平力の釣合いを考えると、構造
物模型１６と基礎部模型１４の慣性力と、これらの合力
はどの時刻でも一致している。したがって、構造物模型
１６の上部に設置された加速度センサー６２によって慣
性力を算出し、地下壁２０及び底版１８に作用する水平
力をそれぞれ除し、基礎部根入り部の水平力分担率が表
示部に表示される。
【００２７】なお、実験で使用した、本実施例に係るア
クリル棒５２のサイズは、有効長さが2.5cmで一辺が1.0
cmの正方形断面であり、また、アクリル棒５４のサイズ
は、有効長さが2.5cmで1.6cm×0.6cmの長方形断面であ
り、さらに、アクリル棒２４のサイズは、有効長さが2.
5cmで1.6cm×0.8cmの長方形断面とされている。
クリル棒５２のサイズは、有効長さが2.5cmで一辺が1.0
cmの正方形断面であり、また、アクリル棒５４のサイズ
は、有効長さが2.5cmで1.6cm×0.6cmの長方形断面であ
り、さらに、アクリル棒２４のサイズは、有効長さが2.
5cmで1.6cm×0.8cmの長方形断面とされている。
【００２８】また、アクリル棒を支持ユニット２８、４
８、５０として使用すれば、振動模型に限定されること
なく、静的な実験や、軸力、せん断力の簡易な計測装置
としても適用できる。
８、５０として使用すれば、振動模型に限定されること
なく、静的な実験や、軸力、せん断力の簡易な計測装置
としても適用できる。
【００２９】
【発明の効果】本発明は上記構成としたので、基礎部の
根入れ部の各面に作用する土圧、及び側面や底面と地中
面との摩擦力の大きさと、それらの水平力分担率を振動
時に直接計測できる。
根入れ部の各面に作用する土圧、及び側面や底面と地中
面との摩擦力の大きさと、それらの水平力分担率を振動
時に直接計測できる。
【図１】本発明に係る計測装置の横断面図である。
【図２】本発明に係る計測装置の平断面図である。
【図３】本発明に係る計測装置の分解斜視図である。
【図４】本発明に係る計測装置の歪みゲージを示した平
面図である。
面図である。
【図５】本発明に係る計測装置の歪みゲージの回路図で
ある。
ある。
【図６】水平分担率を求めるためのブロック図である。
２４ アクリル棒（支持部材） ３０ ロードセル（計測手段） ５２ アクリル棒（支持部材） ５４ アクリル棒（支持部材）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 多賀 直恒 愛知県名古屋市千種区不老町 名古屋大 学 工学部建築学科内 (56)参考文献 特開 平２−178416（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−162826（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−48214（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−281081（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−201216（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−101960（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01L 5/00 E02D 1/00
Claims (3)
- 【請求項１】 模型建物基礎部に作用する水平力によっ
て、模型建物基礎部の根入り部に働く変動土圧、側面摩
擦力、及び底面摩擦力に抵抗する板版を支持する支持部
材と、前記支持部材の歪みを計測する計測手段と、を有
することを特徴とする建物基礎部に作用する水平力の計
測装置。 - 【請求項２】 前記支持部材がアクリル部材で構成され
たことを特徴とする請求項１に記載の建物基礎部に作用
する水平力の計測装置。 - 【請求項３】 前記計測手段が前記アクリル部材の歪み
部位に張り付けられた歪みゲージによって構成されてい
ることを特徴とする請求項２に記載の建物基礎部に作用
する水平力の計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04240619A JP3084148B2 (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | 建物基礎部に作用する水平力の計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04240619A JP3084148B2 (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | 建物基礎部に作用する水平力の計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0694551A JPH0694551A (ja) | 1994-04-05 |
| JP3084148B2 true JP3084148B2 (ja) | 2000-09-04 |
Family
ID=17062193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04240619A Expired - Fee Related JP3084148B2 (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | 建物基礎部に作用する水平力の計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3084148B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109914228B (zh) * | 2019-03-29 | 2020-12-01 | 株洲时代新材料科技股份有限公司 | 一种减震装置 |
-
1992
- 1992-09-09 JP JP04240619A patent/JP3084148B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0694551A (ja) | 1994-04-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |