JP3364840B2 - 垂直に固着された支柱のソリディティ（ｓｏｌｉｄｉｔｙ）を検査する方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、請求項１の前段部分に記載の、垂直に固着
された支柱のソリディティ（solidity）を検査する方法
に関する。さらに、本発明は、特に、請求項９の前段部
分に記載のこの方法を実施するのに適した装置に関す
る。

米国特許第5,212,654号明細書には、支柱を、その支
柱が折れない限度で、なおその支柱に可能な負荷を測定
するための、その残留ソリディティ（solidity）に関す
る非破壊試験の方法が記載されている。残留ソリディテ
ィ、ひいては予想される推定寿命が小さすぎると判定さ
れるならば、当該支柱は交換する必要がある。

これら公知の方法では、たとえば、そのアンカよりも
上の支柱が、事前に計算された許容可能な残留ソリディ
ティに対応する一定の力を負荷されるように進められ
る。力が所定の値に達した後で支柱の側方撓みが過大で
あると認められるならば、それが、支柱に対する損傷お
よび必要な交換の規準である。

また、理論上の残留ソリディティに対応する撓みを事
前に計算し決定したのちに支柱に対するその撓みが達成
されるまで、増大する力を側方から負荷した場合でも、
適当な結果が得られる。損傷のない、より弾性の低い支
柱では、一定の撓みに達するための力が比較的大きいた
め、試験過程の最後で測定された力が過小であると認め
られるならば、支柱の交換が実施されなければならな
い。

最後に、前述の特許には、連続的に測定される力で支
柱を負荷し、同時に支柱の側方撓みを測定して、試験過
程の最後でそれらの値から支柱の残留ソリディティを計
算する試験方法が提案されている。

この方法では、増大する負荷の力および曲げモーメン
トにより、損傷した支柱が弾性変形から塑性変形に遷移
し、それが事前に認識されることなく、また、支柱の負
荷を解除することによって試験が中止されることなく、
ひいては座屈または破損しうる場合の配慮がなされてい
ない。この場合に関する限り、支柱をフレームまたはケ
ーブル、チェーンなどで支えるか、支柱をクレーンに緩
く留めるかして、支柱が座屈または破損したとき損傷が
生じないようにすることが予見されるだけである。

さらに、支柱は、アンカ上に、止めナットで下部を固
着してあり、支柱またはそのアンカが移動に対して地中
に固定されている。しかし、これは、アンカまたは地面
よりも上で自由に位置する支柱部分だけしか支柱の試験
に含めることができないという結果を有し、支柱の他の
部分が損傷しているかどうかや、支柱がいったい十分に
安定しているのかの問いに関して詳細は不可能である。

欧州特許公開第0638794号公報には、垂直に固着され
た支柱のソリディティおよび曲げ抵抗を試験する方法で
あって、支柱を同様に可変性の曲げモーメントに付し、
支柱を、そのアンカよりも上に加えられ、試験過程で増
大する力で負荷し、測定値および力のコースを使用して
支柱のソリディティを測定する方法が記載されている。
前述の力と、支柱が、選択された場所で、曲げモーメン
トのために側方に撓む距離とをセンサで同時に測定す
る。

加えられた力に対する測定距離の一次従属性を、弾性
変形の領域にある支柱撓みの情報として評価し、センサ
によって測定される値の非線形従属性の決定を、塑性変
形および／または不安定な支柱アンカの情報として評価
し、それを、曲げ抵抗を有しない、または不安定である
とみなし、支柱の負荷を取り除くこと（unloading）に
よって試験を中止する。したがって、この方法では、予
想されない場合、具体的には、支柱がこの試験過程で座
屈または破損しうる場合に対して安全対策がなされな
い。そのうえ、試験過程は、所定の公称値の曲げモーメ
ントが弾性変形領域で達成される場合、すなわち、支柱
が十分に安定であり、曲げ抵抗を有し、別の支柱と交換
される必要がない場合に、支柱の負荷を取り除くことに
よってのみ打ち切られる。

前述のすべての方法では、各場合に試験される支柱
が、試験負荷に達するまで弾性変形領域にあるにもかか
わらず、支柱の中を延びているおそれのある破損または
腐食領域によって損傷している否かを判定することはで
きず、その結果、そのような損傷がある場合、支柱の残
留安定性の誤評価を得てしまうおそれがある。たとえ
ば、欧州特許公開第0638794号公報の方法を適用する
と、関数ｆ＝Ｆ（Ｓ）（Ｆは、加えられる力であり、Ｓ
は、支柱の側方撓み、すなわち支柱の曲げ角の変化であ
る）の線形コースは、支柱が損傷していないという勘違
いを起こさせてしまう。

この問題は、ドイツ国実用新案第29607045号に記載の
方法によって解決される。この方法では、負荷装置によ
り、アンカよりも上にある支柱を同じ試験面で側方から
圧縮力と引張り力とで、すなわち、反対方向の曲げモー
メントで交互に負荷して、両方の負荷の場合で荷つの関
数f_xおよびf_yを得て、これらを評価装置で処理し、比較
することができる。さらには、これらの関数は、同時評
価または後の評価のために、モニタ上で有用に表示され
たり、プリンタで図形表示される。

特に、直線形をとるコースをたどるこれらの関数は、
たとえば支柱の中の破損によって生じた損傷があるかど
うか、その損傷がどこに位置するかの情報を与えるほど
多くの情報をつたえる。

両方の関数f_x、f_yが同じコース、ひいては同じ勾配を
示すならば、いずれの場合にも、支柱の、その垂直試験
面およびその面に隣接する領域に損傷がないと判断する
ことができる。他方、二つの関数f_x、f_yのコースが、同
じ零点から発散し、異なる勾配を示すならば、二つの関
数から得られる特性曲線が線形またはまっすぐに延びる
としても、支柱の損傷があると判断することができる。
理由は、たとえば破損で損傷した支柱は、支柱の負荷の
増大によってその破損がさらに進んだ後でさえ弾性挙動
を続け、破損の形成は、そうでなければ連続して線形に
延びる特性曲線に小さな撚れを生じさせるのが精一杯だ
からである。

すでに述べたように、同じ試験面から得られる二つの
関数およびそれらのコースから、損傷の場所を判断する
こともできる。具体的には、圧縮過程で評価された関数
f_xが、引張り過程で決定された関数f_yよりも大きな勾配
を示すならば、それは、その破損が、支柱の引張り力が
加えられた側に位置することを意味するであろう。理由
は、支柱は、横断方向に延びる破損の比較的小さな広が
り（spreading）のため、この破損が同時に大きくなる
ことなく、反対方向に圧縮力が加えられて対向する破損
面どうしが押し合わされる場合よりも弾性に挙動し、支
柱が、この負荷方向では、破損の形成のない支柱ほどは
弾性に挙動しないと予想されるからである。これに関し
て、破損が支柱の中で垂直に延びる場合または支柱の中
の垂直部品にある場合にも同じことが当てはまる。試験
される支柱を評価するためのさらなる規準の追求が本発
明の出発点であり、本発明が利用するドイツ国実用新案
第29607045.9号に記載された解決方法を参照する。

前記で扱ったすべての方法は、それらの方法を用いる
と、支柱またはそのアンカが、それぞれの負荷ケース
で、地中または地上におけるその位置を変化させるとい
う状況を正確に考慮することができないという共通の欠
点を抱えている。いずれにしても、これらの試験方法を
用いると、たとえば、支柱またはそのアンカの移動（mo
vement）および傾斜移動（tilting shifting）が地上ま
たは地中で起こり、同時に、地盤材料が支柱またはその
アンカの傾動（tilting）によって永久的に変位され
て、それが、当然、関数ｆのコースに対し、それらの関
数がもはや支柱の安定性に関する明確な情報を正しく与
えないような影響を及ぼすということが起こりうる。

発明の概要 具体的には、この欠点は、本発明により、一つには、
試験される支柱が十分に安定しているかどうか、他に
は、得られた測定結果が、支柱またはそのアンカの地中
における移動（shifting）があるかどうかを示すかに関
し、問いに対する妥当な判断および回答を比較的簡単か
つ何よりも確実な方法で達成することができ、そのよう
な移動（shifting）を確認した場合でさえ、支柱が損傷
しているかどうかの情報を可能にする方法および試験装
置が提供されることで軽減される。

目的の解決方法は請求項１で特定される。本発明を実
施するのに好ましい装置は請求項９で特徴づけられる。

本発明の方法による解決方法を用いると、支柱／アン
カ系を試験する際、系が最大試験力に付されたとき、地
中にある支柱アンカの状態を得ることさえ可能である。
アンカが強固または安定に挙動したかどうか、すなわ
ち、アンカがそれに作用するすべての力に抵抗し、ひい
ては動かないかどうか、または、最大試験力に達したと
き、アンカが屈し、それによって動き、原則として傾動
（tilting）を起こしたかどうかが顕著に認められるよ
うになる。実際には、アンカそのものおよび／またはア
ンカを取り囲む地面でアンカの傾動（tilting）、ひい
ては傾斜移動が試験過程で起こったかどうかが必ずしも
わからない状況がある。さらには、支柱およびそのアン
カの傾斜移動をもって、支柱に対する損傷があるかどう
かがわかる。そのうえ、強固なままであったアンカに関
して、支柱に対する損傷が存在するかどうかがわかる。

本発明にしたがって、それぞれの負荷特性曲線の記録
は別として、支柱／アンカ系の試験に関する情報を与え
る評価特性曲線を得るための本質的な理由は、それぞれ
の対応する除荷（unloading）特性曲線の記録にある。
試験により、当該評価される除荷特性曲線が、その対応
する負荷特性曲線を逸脱するコースをたどり、たとえ
ば、負荷特性曲線の零点に戻らなかったことが確認され
るならば、支柱アンカの少なくとも一つの傾斜移動が存
在する。負荷特性曲線と除荷特性曲線との曲線対が最大
試験負荷まで同一であり、したがって、除荷特性曲線が
負荷特性曲線と同じ急峻さのコースをたどり、負荷特性
曲線の零点に戻ることが確認されるならば、支柱および
そのアンカが異常なしであることは確かである。さらに
は、そのアンカの傾斜移動が確認されるにもかかわら
ず、支柱が異常なしであることを確認することもでき
る。

驚くべきことに、記録された力−撓み図では、弾性変
形の領域にあるその最大適用試験力から試験力が除去さ
れるまで戻る除荷特性曲線が直線を表すことが確認され
たため、各場合の除荷特性曲線をその対応する負荷特性
曲線と比較するか、互いの除荷特性曲線どうしを比較す
ると、具体的には支柱アンカを含めた状態で、最大試験
負荷に達するまで、支柱そのものおよび／またはそのア
ンカが損傷しているかどうかがわかる。このように、支
柱アンカは普通、本発明の試験方法に含められ、支柱か
ら切り離されない。したがって、本発明の方法は、従来
から公知の方法に対し、支柱およびそのアンカの試験系
に関する増大した情報を簡単な方法で可能にする。

支柱およびそのアンカに対する損傷に関する情報能力
のさらなる改良のために、試験面ごとの負荷特性曲線お
よび除荷特性曲線を決定するために支柱に直接加えられ
る試験負荷を二つの反対方向に加える。これは、試験ご
との、一方向への圧縮負荷および反対方向への引張り負
荷を意味する。このようにして、四つの特性曲線が得ら
れ、これらの負荷特性曲線および除荷特性曲線の互いと
の比較から、支柱および／またはそのアンカに対する損
傷または損傷の欠如に関するより正確な情報が得られ
る。多数の試験面を適用し、特に各面で同時に二つの反
対方向で試験すると、情報能力をさらに増強することが
できる。

本発明方法を実施するための装置は、関数f1に対応す
る評価された負荷曲線に属する除荷曲線を決定するため
の手段を備えた評価装置を含む。この除荷曲線は、力お
よび距離センサによって測定された復元値から関数f2を
表す。この手段は、適当なプログラムにしたがって機能
するコンピュータからなることができる。

好ましい態様では、評価装置は、支柱および／または
そのアンカに対する損傷の規準として二つの曲線の互い
からの逸脱を確認するために関数f1およびf2のコースを
比較するための手段を有することができる。これらの手
段は、電気的な比較回路からなることができる。

試験過程の測定結果、すなわち、関数f1およびf2それ
ぞれで示される負荷特性曲線および除荷特性曲線のコー
スは、モニタ上に光学的に表示することもできるし、プ
リンタで文書化することもできる。このような装置は構
造が簡単であり、したがって、安く製造でき、取り扱い
やすい。

本発明の好ましい態様は従属項で特定される。

図面の簡単な説明 以下、添付図面に示す実施形態を用いながら本発明を
さらに詳細に記載する。

図１は、装置を、その装置によって検査される支柱お
よびそのアンカと組み合わせて大幅に簡略化して示す図
である。

図２は、図１の装置を用いる、支柱およびそのアンカ
に対する試験過程を示す図である。

図３は、支柱およびそのアンカの系を完全な状態およ
び移動した状態で示す図である。

図４〜13は、一つの平面の中で二つの反対方向で試験
される、アンカを含む支柱に関する負荷および除荷特性
曲線を示す図である。

発明の詳細な説明 図１および図２を参照すると、支柱１がアンカ２によ
って地面３の中に垂直に固定されている。支柱１は、た
とえば、適当な場合にはその上端にアーム1aを含み、そ
のアームの端部に街灯４が取り付けられている灯柱であ
る。

アンカ２を含む支柱１の安定性を試験するための装置
は、たとえば、略示する移動車６に取り付けることがで
きる負荷装置５と、負荷装置５と支柱１との間に位置す
る力センサ７と、負荷装置５および力センサ７と同じ垂
直試験面に、たとえば支柱の反対側に設けられた、距離
経路センサとして形成されていることが好ましい距離セ
ンサ８と、力センサおよび距離センサと回路で通じた評
価装置９とを含む。この評価装置は、モニタ11および／
またはプリンタ12に接続されたコンピュータ10、たとえ
ばパーソナルコンピュータを含む。さらには、力センサ
および距離センサ８の信号を処理した形態でコンピュー
タ10に送る送信器13が設けられている。上述した装置
の、さらに決定的ではないが、より具体的な構造は、ド
イツ国実用新案第9404664号に記載のように設計するこ
とができる。

評価装置９は、それぞれの面における、対応する支柱
撓みに関する圧縮力測定結果および引張り力測定結果が
表示されるような方法で形成されている。このように、
装置の構造は、負荷特性曲線および除荷（unloading）
特性曲線を決定するための手段20を含む。このために
は、対応するプログラム可能なコンピュータ部品を適用
することができる。装置９のさらなる構造では、これは
また、得られた瞬間曲線または特性曲線を評価装置中で
互いに自動的に比較することができるよう、電気比較回
路21を含むことができる。特性曲線の比較により、互い
からの逸脱が決定されるならば、支柱および／またはそ
のアンカに対して損傷があるという結果になる。評価さ
れる特性曲線は、光学的に（記号またはアルファベット
で）好ましくはモニタ上で表示したり、プリンタで表す
ことができる。評価された特性曲線に加えて、音響信号
を発してもよい。

支柱およびそのアンカの安定性の検査は次のようにし
て実施する。

まず、第一の垂直試験面を選択し、その面で、支柱１
を、支柱アンカ２よりも上の所定の位置で支柱と係合す
る力で負荷をかける。すなわち、曲げを負荷する。好ま
しくは、支柱の主負荷が位置するような面を選択する。
同時に、好ましくは、風力による支柱の負荷を考慮に入
れる。

図２では、符号14により、主負荷力が支柱の動きに作
用する第一の垂直試験面が示されている。まず、所定の
最大試験値に達する圧縮力を連続的に増大させながら支
柱に加えると仮定する。アンカ２よりも上の所定の場所
で支柱に接続された距離センサ８は、この例では、対応
する圧力FDに属する側方距離経路撓みＳ（distancce pa
th deflections S）を含む。これにより、両方の数値を
同時かつ連続的に送信器13に入力することができ、送信
器が逆に、それらを適当に準備されたコンピュータ10に
入力する。このコンピュータは、送られてくる読み取り
値をプログラムにしたがって処理する。すなわち、それ
らの値を、具体的には、対応する支柱の撓みに依存する
力FDの関数ｆとして相関させる。このようにして、瞬間
負荷特性曲線16が得られ、これがモニタ11上に示され
る。代替として、または追加的に、この特性曲線16はま
た、コンピュータ10に接続されたプリンタ12で印刷し、
それによって文書化することもできる。

支柱の弾性変形領域で最大試験力に達したのち、圧縮
力としてさらに作用する試験力は、連続的に低下させ
る。これにより、特性曲線が再び前述の方法で記録され
るが、この場合は除荷特性曲線17の形態で記録され、モ
ニタ11上に表示されたり（破線で示す）、プリンタ12で
記録される。負荷特性曲線16の評価とは対照的に、除荷
特性曲線17の評価は、適当にプログラムされたコンピュ
ータプログラムを逆方向に使用して、すなわち、最大試
験力から値零の試験力まで実施し、いずれの場合にも、
支柱の撓みＳの減少を試験負荷FDの減少に相関させる。
支柱およびそのアンカからなる試験系の状態に応じて、
除荷特性曲線は、負荷特性曲線と同じコースをたどる
か、両特性曲線が互いに逸脱する。二つの評価された特
性曲線より、試験者は、試験系の評価を容易に実施する
ことができる。

しかし、両方の特性曲線16および17の値を比較回路に
よって自動的に比較し、各場合の結果をモニタ11上に表
示したり、プリンタ12で文書化することもできる。

支柱および／またはそのアンカの安定性または起立安
全性に関する情報能力を増強するためには、同じ垂直試
験面で第二の試験力Ｆを第一の試験力とは反対の方向に
加えることが有利である。第一の試験力が圧縮力FDであ
るならば、第二の試験力は引張り力FZであり、これを連
続的に増大させながら加えたのち、減少させると同時に
それぞれの支柱の撓みを測定する。上述した説明に対応
して、ここでもまた、瞬間負荷特性曲線16および瞬間除
荷特性曲線17がモニタ表示装置上にグラフとして得られ
る。これらの特性曲線もまた、先に得た特性曲線と同じ
勾配を示すこともできるし、互いに逸脱することもでき
る。また、これらの特性曲線をプリンタ12で印刷するこ
ともできる。

支柱１およびそのアンカの安定性に関する情報能力を
さらに増強するために、すでに説明したように、支柱を
少なくとも一つのさらなる垂直試験面19で試験すること
もできる。

このさらなる試験面は、好ましくは、第一の垂直試験
面14に対して直角に延びる。ここでもまた、圧縮力およ
び引張り力の適用に関する二つの瞬間特性曲線が得ら
れ、これらを、モニタ11上に表示したり、プリンタ12で
永久的に文書化することもできる。支柱を両試験面14お
よび19で検査したならば、これにより、支柱およびその
アンカの安定性に関して非常に良好な情報が得られる。

後で説明する図4a〜9bのグラフの特性曲線は、評価装
置によって評価された測定結果を表す。簡素化のため、
これらの図の特性曲線は、一つの垂直試験面だけで得ら
れた結果を表す。これに関連して、これらの特性曲線は
当然、適当ならば、いくつかの選択された垂直試験面に
も当てはまる。

まず、支柱１およびそのアンカ２に圧縮力を負荷して
曲げると仮定する。たとえば図4aに示すように、関数ｆ
の直線コースをたどり、勾配C1が変化しない瞬間負荷特
性曲線22が得られる。この特性曲線22は、零点から直線
的に傾斜して延び、最大試験負荷FPmaxに達する。次
に、圧縮力を一定に減らしながら支柱から負荷を除く
と、除荷特性曲線23を得る。破線で示されるこの特性曲
線もまたまっすぐに、この場合、関数f2で示されるよう
に、変化のない勾配で延びる。この特性曲線は、具体的
には最大試験負荷FPmaxから負荷特性曲線22と同じ零点
に戻る逆進特性曲線として評価され、この場合には両方
の特性曲線22、23が重なり合う。この試験結果から、こ
れまでのところ支柱のアンカ２は変化しておらず、すな
わち、理想的に挙動しており、また、支柱そのものも損
傷していないという結果が得られる。

同じ試験面における最初の試験過程の結果を保証する
ため、反対方向の力でも試験する。試験装置の向きを変
えなくてもいいように、支柱を引張り力で負荷して曲げ
る。この第二の測定過程の結果を図4bに表す。まず、関
数f3の直線コースをたどり、勾配C3が変化しない負荷特
性曲線24（実線）が得られる。最大試験負荷FPmaxに達
したのち、支柱の連続的に減少する引張り力試験負荷を
零値まで実施する。これにより、関数f4で示され、勾配
C4が変化しない、破線で示されるまっすぐな除荷特性曲
線25が得られる。図4bから、この場合もまた、まっすぐ
な除荷特性曲線25が負荷特性曲線24の零点に戻り、その
勾配C4が勾配C3に一致するため、二つの特性曲線24およ
び25のコースが同一であることがわかる。勾配C1〜C4
は、種々の角度でモニタ11に出すこともできるし、プリ
ンタ12に出すこともできる。

そして、図4aおよび4bに示す試験過程を用いて関数f
1、f2、f3およびf4が互いに一致し、それぞれの勾配C
1、C2、C3およびC4がまっすぐな特性曲線の全長にわた
って変化せず、したがって同じ値を有するということが
見いだされるならば、支柱／アンカの系全体は損傷して
いないということになる。

図５を参照して、さらなる支柱を垂直試験面で最大試
験力FPmaxまで試験する。具体的には、まず、図5aに示
すように圧縮力を負荷して曲げ、次に、図5bに示すよう
に引張り力を負荷する。ここでもまた、零点から出発
し、撓み距離経路S1に依存して圧縮力F1の関数f1として
均一に上昇する負荷特性曲線26が得られる。この負荷特
性曲線に勾配C1が属する。最大試験力に達したのち、除
荷特性曲線27を記録する。それにより、除荷関数f2が、
具体的には、得られる撓み距離経路S2に依存する復元力
F2の関数として得られる。この除荷特性曲線に勾配C2が
属する。両方の特性曲線が重なり合い、零点に戻るた
め、それにより、支柱およびそのアンカが異常なしであ
ると判断することができる。

次に、第二の試験過程を同じ面で引張り負荷によって
実施する。その結果を図5bに示す。まず、実線で示す負
荷特性曲線28を、具体的には、撓み距離経路S3に依存す
る試験力F3の関数f3として評価する。この特性曲線に勾
配C3が属する。この勾配は、まず、段状のコースをたど
り、次に、弱くなるコースをたどる。続いて、撓みS4の
減少に依存する復元力F4の関数4fとして除荷特性曲線29
を評価する。そこに戻るまっすぐな除荷特性曲線29に勾
配C4が属する。除荷特性曲線29が零点には戻らず、残留
距離経路S4が残ることが確認される。

除荷特性曲線27と29とを比較すると、それらがいずれ
も同じコースをたどり、ひいては全コースにわたって同
じ勾配を示すことがわかる。これから、支柱そのものは
異常なしであり、したがって、たとえば破損ははいと判
断することができる。しかし、除荷特性コース29は零点
には戻らず、復元力が完全に除かれても残留距離経路が
残るため、支柱１のアンカ２は、図３に破線で誇張して
示すように、傾斜運動（tilting movement）したことは
確かである。したがって、アンカを包囲する地面が屈し
たことになり（地中のアンカが変動したことになり）、
これは、図5bの負荷特性曲線28により、それがその上部
で非常に平坦な、すなわち緩い勾配のコースに合流する
ことで認められる。支柱の負荷を取り除くことにより、
その復元撓みに関し、対応する除荷特性曲線29が零点に
戻らないことにより、負荷特性曲線28の上寄りの非常に
平坦な部分はアンカ２の破損と評価される。したがっ
て、関数f3と関数f4とは互いに逸脱する。

図6aおよび6bのグラフは、次の支柱およびそのアンカ
の試験結果を示す。ここでは、前記と同様に、共通の試
験面の試験過程のコースを図４および図５と組み合わせ
て示す。図6aで、負荷特性曲線30は、はじめは予想され
たコースをたどるが、その後、その上部で、徐々に緩く
なる勾配に合流することがわかる。戻りの除荷特性曲線
31は、勾配C2が変化しない直線として示されている。こ
の場合もまた、残留撓みS2が残る。したがって、ここで
も、図３に示すものにいくらか匹敵しうる、支柱アンカ
２の傾斜移動が起こっているが、支柱そのものには損傷
はない。

支柱に引張りを負荷して曲げる第二の試験過程では、
図6bに示すグラフが得られる。負荷特性曲線32は直線を
相当に逸脱し、具体的には、最大試験力に達するまで
に、はじめは平坦なコースをたどり、短い撓み経路のの
ち、より急峻なコースに合流し、上寄り部分で再び平坦
なコースに戻る。その後、支柱の除荷は再びまっすぐな
除荷特性曲線33を生じさせるが、これも零点には戻ら
ず、残留撓みS4を残す。

除荷曲線31および33のコースが重なり合って、勾配C2
が勾配C4に一致することがわかる。しかし、関数f1およ
びf3は、対応する関数f2およびf4をそれぞれ逸脱する。
図6aおよび6bの両図から、第一および第二の試験過程に
より、地面３が支柱１のアンカ２に対して屈しており、
支柱アンカが完全ではないと判断することができる。

図7aおよび7bのグラフは、さらなる支柱およびそのア
ンカの試験結果を示す。これらのグラフもまた、前記の
試験コースに基づく。図7aを参照すると、最大試験負荷
までまっすぐ延びる負荷特性曲線34が得られている。除
荷特性曲線35は負荷特性曲線34と重なり合い、その結
果、関数f3と関数f4とは、それらの勾配を含めて同じで
ある。両方の特性曲線は同じ零点を有している。したが
って、支柱およびアンカに損傷はない。

図7bを参照すると、負荷特性曲線36もまたまっすぐ延
び、除荷特性曲線37もまた、その対応する負荷特性曲線
36と重なり合っている。この場合にも、両線は、その全
長にわたって同じ勾配を示し、さらには同じ零点を有し
ている。

いずれの場合にも残留撓みは確認されなかったが、第
一の曲線対34、35の勾配が第二の曲線対36、37の勾配を
逸脱し、第二の曲線対が第一の曲線対よりも緩い勾配を
示す。全体で、図7aおよび7bに示す特性曲線のコースか
ら見て、支柱アンカ２の移動は起こっていないが、支柱
が損傷していると判断することができる。支柱は損傷の
場合より弾性に挙動するため、損傷、たとえば破損は、
曲線対36、37のより緩い勾配で認めることができる。

次の試験の場合を図8aおよび8bに示す。この場合もま
た、試験過程は、図４および図５と組み合わせて説明し
たように実施される。図8aは、負荷特性曲線38を直線と
して示し、除荷特性曲線39を同じく直線として示す。い
ずれの場合も全長にわたって同じ勾配を示すため、これ
ら二つの特性曲線のコースは同一である。

図8bは、負荷特性曲線40が直線コースをたどらず、試
験力が増大するにつれその勾配が緩くなることを示す。
対応する除荷特性コース41は、ここでもまた、変化のな
い勾配C4でまっすぐに延びるが、零点には戻らず、残留
撓みS4が残る。

曲線対38、39と40、41との比較は、認められた残留撓
みS4ならびにC2およびC4の異なる勾配は別として、除荷
特性曲線39と41とで勾配が異なることを示す。これらか
ら、具体的には、異なる勾配C2およびC4のため、支柱１
が損傷しており、また、地中のアンカ２の傾斜移動があ
ると判断される。

最後に、図9aおよび9bに示すさらに別の試験ケースが
ある。この場合にもまた、試験過程は、図４および図５
と組み合わせて記載したようにして実施する。

図9aは、負荷特性曲線42が、具体的には勾配C1が緩く
なることによって片寄った曲線のコースをたどることを
示す。対応する除荷特性曲線43は、ここでもまた、勾配
C2が変化しない直線コースをたどる。しかし、除荷特性
曲線43は零点に戻らず、残留撓みS2が残る。これは、支
柱の地中アンカ２が屈したことを意味する。

図9bは、負荷特性曲線44が同様にカーブしたコースを
たどり、具体的には、はじめは平坦な勾配C3を示し、そ
れが次第にきつくなり、その後で緩やかになることを示
す。対応する除荷特性曲線45は、ここでもまた、直線と
して延び、同様に零点には戻らない。最初に測定した残
留撓みS2によりも大きい支柱の残留撓みS4が残る。異な
る残留撓みS2およびS4から、除荷特性曲線45の勾配C4が
除荷特性曲線43よりも急峻であることがわかる。

この試験ケースの結果から、支柱が、たとえば破損の
形態で損傷しており、いずれも試験過程でも、支柱アン
カ２の傾斜移動があるという結果が得られる。

特に図７、８および９の試験ケースから、関数f2およ
びf4の勾配C2およびC4は、勾配C2およびC4が等しいとき
には支柱に損傷はなく、勾配C2およびC4が互いに逸脱す
るときには支柱が損傷しているよう評価される。

さらには、それぞれの除荷特性曲線の勾配C2とC4とが
等しくないとき、支柱のどちら側が損傷しているかを判
定することができる。勾配C2（圧縮力）が勾配C4（引張
り力）よりも小さいならば、これは、力F1が作用した支
柱の側に損傷があるという情報を与える。勾配C2が勾配
C4よりも大きいならば、力F3が作用した支柱の側に損傷
がある。

さらには、支柱およびそのアンカを試験して、支柱に
対する損傷および／または支柱／アンカ系の傾斜移動に
関して、関数f2およびf4のコース、すなわち、除荷特性
曲線のコースのみを決定し、評価することも可能であ
る。

最後に、F2およびS2またはF4およびS4それぞれの二つ
の値を測定することにより、関数f2およびf4の直線コー
ス、ひいては除荷特性曲線の直線コースを決定すること
が可能である。この処理方法は、除荷特性曲線の評価を
簡素化する。

前記の方法を用いると、基準の特性曲線をなしで済ま
すことができる。除荷特性曲線の評価が、支柱および／
またはそのアンカが損傷しているという十分な情報を与
える。この場合、アンカの損傷とは、地中におけるその
位置の変化と理解されよう。

提案した方法における上記に説明した例では、最大試
験負荷FPmaxが常に達成されると仮定している。これが
当てはまらないならば、すなわち、瞬間的で広範囲な負
荷試験力が、より早いうちに、特にそれぞれの負荷特性
曲線の上寄りコースのいくぶん連続的に平坦である勾配
に達するならば、多くの場合、支柱そのものに対してあ
る種または他の損傷があると判断することがさらに可能
である。そのような場合、除荷特性曲線では、原則とし
て永久的な支柱の撓みが生じており、これを負荷特性曲
線のコースおよびそれらの最終力値とともに評価するこ
とができる。次に、これを図10〜13と組み合わせてより
詳細に説明する。

図10aを参照すると、検査される支柱に、まず、圧縮
力、具体的には、一定に増大する力を負荷して曲げ、関
数f1の、実線で示す負荷特性曲線50を得る。求められる
最大試験力FPmaxに達せず、線50が、その勾配の早いう
ちにより平坦になり、その上端部でカーブした形に合流
することがわかる。この第一の試験過程をこの位置で打
ち切ると、なおも存在する支柱の弾性のため、関数f2の
破線の除荷特性曲線51が得られる。この線は零点には戻
らず、支柱S2の永久的な残留撓みが残り、それを数値的
また記号的にモニタに読み出したり、プリンタで文書化
する。

図10を参照すると、第二の試験過程が実施され、ここ
では支柱に対し、同じ面で引張り力を負荷して曲げる。
この場合もまた、関数f3の、実線で示す負荷特性曲線52
が得られ、この線もまた、最大試験力FPmaxに達する前
に、上寄り部分でより平坦になるカーブに合流する。こ
れに続く除荷の結果、関数f4の、破線で示す除荷特性曲
線53が得られる。この線もまた零点には戻らず、永久的
な支柱の撓みS4が生じている。

これらの図の２対の特性曲線の比較は、負荷特性曲線
50、52が、それらの零点から一定に直線的に上昇し、そ
の上寄り部分で、等しく、またはほぼ等しくカーブして
より平坦になり、具体的には、最大試験力よりも下で同
じ、またはほぼ同じ最終値になることを示す。除荷特性
曲線51および53もまた、同じコースをたどり、いずれも
零よりも大きい、同じ、またはほぼ同じままである支柱
の撓みを生じている。これら二つの試験過程の結果は、
支柱アンカの傾斜移動は起こっていないが、支柱そのも
のが損傷しているという事実にある。現在までの運用の
ために、支柱は腐食の進行によって損傷しており、二つ
の試験過程が、その二つの試験過程の間に、腐食場所の
領域における支柱の可塑化が起ったということを明らか
にした。この本質的特徴は、最大試験力未満の同じまた
はほぼ同じ瞬間試験力を用いる二つの試験過程により、
支柱の損傷が、永久的残留撓みと組み合わせて認められ
るようになるという事実である。

図11aおよび11bの二つの試験過程は、試験される支柱
に対する別のタイプの損傷を示す。この場合でも、先に
具体的に記したように、二つの試験過程、はじめは圧縮
力、次に引張り力を実施する。まず、関数f1の負荷特性
曲線54が得られ、この曲線は、その上端部分が、より平
坦になる勾配で、最大試験力FPmaxに達する前に終端し
ている。関数f2の、破線で示す戻りの除荷特性曲線55も
また、永久的残留撓みS2をもって終わる。

図11bの第二の試験過程により、試験コースのもう一
つのグラフが得られる。まず、関数f3の負荷特性曲線56
が得られるが、これは、全体としてまっすぐ延び、その
まま最大試験力FPmaxに達している。この力で試験過程
を規定どおり中止するため、関数f4の除荷特性曲線57が
得られ、この曲線は、この場合、負荷特性曲線56と重な
り合い、ひいては零点に戻り、それは支柱の永久的な残
留撓みがないことを意味する。

図11bの第二の試験過程では、支柱そのものにもその
アンカにも損傷が見いだされなかったが、図11aで、支
柱のアンカの移動が認められないため、図11aは、支柱
に対する損傷に関して疑う余地はない。これら二つの試
験過程の結果として演繹することができる損傷は支柱に
おける破損であり、この破損が第一の試験過程で拡大
し、長さが本質的に、具体的には、永久的な残留撓みS2
を決定することができる程度にまで増大したものであ
る。支柱の中に存在し、すでに支柱をかなりの程度まで
弱めた破損を識別するものとしての二つの特性曲線54お
よび55のコースは、図11bによって説明することができ
る。この場合、試験が反対方向に実施され、それによ
り、二つの破損半分が互いに押し当てられたため、第二
の試験過程で支柱が実際には損傷のない支柱のように挙
動したのである。したがって、図11の試験過程でも同様
に、支柱アンカの移動は起っておらず、支柱が破損して
いる。

さらなるタイプの損傷を図12aおよび12bから演繹する
ことができる。図12aの第一の試験過程（圧縮力）で
は、まず、関数f1の、実線で示す負荷特性曲線59が得ら
れる。この線は、その上端領域で、同じく最大試験力FP
max未満である瞬間試験力で、より平坦になるカーブに
再び合流する。この場合もまた、支柱に対すらさらなる
損傷を避けるため、試験過程を中止する。そこで評価さ
れる関数f2の除荷特性曲線59はまっすぐに戻るが、力−
距離系の零点では終わらず、支柱の永久的な残留撓みS2
を残す。同じ試験面で反対の試験力（引張り力）を用い
る第二の試験過程は、まず、関数f3の負荷特性曲線60を
生じさせる。この曲線は、まずまっすぐに上昇し、その
上端領域で、最大試験力に達する前に、より平坦になる
カーブに再び合流する。試験過程を中止すると、関数f4
の戻りの除荷特性曲線61が得られ、これもまた、力−距
離系の零点には戻らず、支柱の永久的な残留撓みS4を示
す。

図12aおよび12bの２対の特性曲線の比較は、まず、負
荷特性曲線のコースがそれらの上寄り領域で等しい、ま
たは実質的に等しいが、第二の試験過程では、より大き
な瞬間試験力に達したという結果を出す。他の点では、
特性曲線58〜61の対は本質的に同じコースをたどる。確
認されたさらなる特徴は、除荷特性曲線59、61がいずれ
も試験の中止とともに支柱の永久的な残留撓みにつなが
るという事実である。これらの結果は、支柱の引張り破
損腐食または結晶間腐食を示す。最初の試験過程でいく
らか拡大した破損の領域で、支柱の運用中に腐食が発生
し、それが、第二の試験過程で、一部には腐食の領域に
おける支柱の可塑化の原因となり、その結果、第二の試
験過程では、より高い瞬間試験力を適用しなければなら
なかった。これら二つの試験過程で支柱アンカの移動は
起っていない。

さらなる試験結果を図13aおよび13bに示す。図13aを
参照すると、まず、関数f1の、実線で示す負荷特性曲線
62が得られる。この線62は、たとえば、はじめからカー
ブしたコースをたどり、これが、その端部領域で、すで
に比較的平坦になっており、そのため、試験過程（圧
縮）は最大試験力FPmax未満の瞬間試験力で中止され
る。破線で示す、それにつながる戻りの除荷特性曲線63
は本質的にまっすぐ延び、最後に永久的な残留撓みS2が
生じている。その後の、同じ試験面での、ただし反対方
向での第二の試験過程（引張り力）は、はじめ非常に徐
々に上昇したのち、変化のない力数値でとどまる負荷特
性曲線を生じさせ、支柱／アンカ系の撓みが一定の距離
で確認される。その後、比較的急峻な負荷特性曲線64の
上昇が得られる。

負荷特性曲線64の上昇とともに、この線の多様な変形
が起こり得る。第一の変形では、この線は、一定の勾配
で最大試験力FPmaxまで上昇する。その結果、線64の第
二の区分のコースと重なり合い、ひいては残留撓みS4′
を示す、二点鎖線で示す戻りの除荷特性曲線65が得られ
る。この結果と図13aの残留撓みS2との比較は、ここで
示す場合のように撓みが等しい、またはほぼ等しいと
き、支柱に対する損傷は認められないが、支柱アンカの
移動があることを意味する。この結果はまた、支柱その
ものが可塑化を受けていないことを示す。

第二の変形では、負荷特性曲線64は、その第二の部分
の上寄り領域で、最大試験力、たとえば瞬間試験力F10
に達する前に、そのカーブがより平坦になることができ
る。試験過程をただちに中止するならば、一点鎖線で示
す戻りの除荷特性曲線66が得られ、これもまた、先に決
定した残留撓み値S4′をもたらす。この場合、図13bか
ら演繹されるように、支柱アンカの移動が起こってお
り、支柱は破損損傷を有しており、それは、第二の試験
過程で確認されたが、除荷特性曲線66が下端点に戻り、
この下端点から、負荷特性曲線64の急峻に上昇する第二
の部分が始まったと想像されるため、完全に弾性に挙動
した。

負荷特性曲線64が同様に、第二の部分で、最大試験力
に達する前のF11で相当に弱くなるとき、試験過程の第
三の変形が得られる。すると、破線で示す戻りの除荷特
性曲線67が得られ、その下端も同様に残留撓みS4につな
がる。しかし、この残留撓みは、先に決定した残留撓み
S4′よりも大きい。これは、支柱アンカの移動は別とし
て、試験中の破損の延長の形態にある支柱そのものに対
する損傷もまた存在することを示す。これらの場合に
は、第一の試験過程で決定した残留撓みS2よりも大きい
残留撓みS4が得られる。

第四の変形は、線62で示される、試験力F11までの支
柱の試験負荷が、支柱アンカの移動とは別に、支柱その
ものに対する損傷が起こったが、それが、支柱撓みS2に
よってはより正確には認めることができないという事実
につながるという事実で得られる。図13bに示す第二の
試験過程では、そのはじまりではほぼ曲線64として延び
るが、撓みS3の後で急峻に上昇したのち、たとえば、線
64として延びる負荷特性曲線64aが得られる。除荷線と
して、残留撓みS4を有する線67が得られる。この場合、
S2＞S3であり、瞬間試験負荷F11がいずれの試験過程で
も等しい又はほぼ等しく、全体として、特に負荷特性曲
線において等しくないコースであるため、S3は、第一の
試験過程における支柱アンカの移動に特徴的であるが、
撓みの差ΔＳ＝S2−S3は、腐食によって生じる支柱の可
塑化のため、永久的な支柱の撓みに典型的である。

試験に対するアンカの影響を排除することを望むなら
ば、支柱をその下端で固定することができる。すなわ
ち、アンカと接する支柱の端部領域を機械的手段に接続
し、それによって安定化してアンカを動かなくする。そ
して、支柱のみの曲げ撓みを得て、技術的測定に関して
評価する。この場合でも、それぞれの除荷特性曲線を対
応する負荷特性曲線と比較し、支柱に対する損傷の程度
に関して結果を評価する。最後に、支柱／アンカ系に発
生する撓みはまた、角度センサによって測定し、それに
応じて評価装置９で評価してもよいことを強調しておか
なければならない。

フロントページの続き (72)発明者 ロッシュ，オリバー ドイツ ディ―23623 アーレンスベー ク ホヘンホルストノルド ６ (56)参考文献 欧州特許出願公開638794（ＥＰ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01M 19/00 G01L 5/00 G01N 5/00

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】垂直に固着された支柱の安定性を試験する
   方法であって、支柱を、そのアンカよりも上で加えられ
   る増大する力F1で負荷し、この力と、場合によっては、
   支柱がこの力の作用によって一方向に側方に撓む側方撓
   みS1を距離センサ又は角度センサから得てF1＝f1（S1）
   を得て、この関数により、負荷過程が完了した後の支柱
   から再び負荷を除き、除荷過程とともに減少する支柱の
   復元力F2および復元動としての減少する側方撓みS2を距
   離センサ又は角度センサから得て、その結果、F2＝f2
   （S2）を得て、関数f2および関数f1のコースにより、支
   柱およびそのアンカの安定性に関する情報を得ることを
   特徴とする方法。
2. 【請求項２】a.互いに合致する関数f1およびf2のコース
   を、試験面における損傷のない支柱およびそのアンカの
   規準として評価し、 b.互いに合致しない関数のコースを、負荷過程で生じる
   支柱に対する損傷の規準として評価する請求項１記載の
   方法。
3. 【請求項３】支柱に力F1を加え最大試験力（FPmax）が
   常に達成される場合であって、 a.同じ零点に関連する、勾配C1およびC2の一致ならびに
   関数f1およびf2の直線をたどるコースの一致を、損傷の
   ない支柱の規準として評価し、 b.関数f1のコース上部が緩い勾配のコースをたどり、力
   F1の零点に戻らない復元力F2による関数f2のコースを、
   支柱に損傷のないアンカの傾斜移動の規準として評価す
   る請求項１または２記載の方法。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項記載の第一の
   試験過程ののち、支柱を第二の試験過程で同じ試験面で
   力F1とは反対の向きの力F3で負荷し、この力および第二
   の試験過程で得られる支柱の側方撓みS3を得て、その結
   果、勾配C3を有するF3＝f3（S3）を得て、さらに、第二
   の試験過程に支柱の除荷を含め、この除荷によって得ら
   れる復元力F4および支柱の撓みS4の減少を得て、その結
   果、勾配C4を有するF4＝f4（S4）を得て、第一及び第二
   の試験過程で、最大試験力（FPmax）が常に達成される
   場合、以下の関数関係を以下の情報として評価する請求
   項１〜３のいずれか１項記載の方法。 ただし、「傾斜移動」とは、地上または地中における支
   柱またはそのアンカの場所における変化をいう。
5. 【請求項５】関数f2およびf4の勾配C2およびC4を、関係
   C2＝C4を損傷のない支柱の情報として評価し、関係C2≠
   C4を損傷した支柱の情報として評価するように評価する
   請求項４記載の方法。
6. 【請求項６】関係C2≠C4を確認すると、支柱の損傷して
   いる側を評価し、関係C2＜C4が、損傷が、支柱の、力F1
   が作用した側に存在するという情報を与え、関係C2＞C4
   が、損傷が、力F3が作用した側に存在するということを
   示す請求項５記載の方法。
7. 【請求項７】関数f2およびf4のコースのみを決定し、支
   柱の損傷および／または移動に関して評価する請求項４
   〜６のいずれか１項記載の方法。
8. 【請求項８】F2およびS2ならびにF4およびS4それぞれの
   値を測定することによって関数f2およびf4の線形コース
   を決定する請求項４〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 【請求項９】請求項１〜３のいずれか１項記載の第一の
   試験過程ののち、支柱を第二の試験過程で同じ試験面で
   力F1とは反対の向きの力F3で負荷し、この力および第二
   の試験過程で得られる支柱の側方撓みS3を得て、その結
   果、F3＝f3（S3）を得て、さらに、第二の試験過程に支
   柱の除荷を含め、この除荷によって得られる復元力F4お
   よび支柱の撓みS4又は撓みS4'の減少を得て、その結
   果、F4＝f4（S4）又はF4＝f4（S4'）を得て、第一、第
   二の試験過程のうち双方又はいずれか一方の過程で、最
   大試験力（FPmax）に達しない場合、負荷特性曲線（f
   1、f3）のコースおよび最終値ならびに評価された除荷
   特性曲線（f2、f4）の残留撓み（S2、S4）又は（S2、S
   4'）を得て、それを評価して支柱に対する損傷のタイプ
   を決定する請求項１記載の方法。
10. 【請求項１０】以下の結果を以下の情報として評価する
    請求項９記載の方法。 ただし、「傾斜移動」とは、地上または地中における支
    柱またはそのアンカの場所における変化をいう。
11. 【請求項１１】支柱に曲げモーメントを負荷し、再び除
    荷するために、力センサによって得ることができる増大
    する曲げ力Ｆを支柱に対してそのアンカよりも上で加え
    ることができる負荷装置と、曲げモーメントのために発
    生する支柱の側方撓みを測定するために支柱に対して当
    接させることができる距離センサ又は角度センサとを用
    いて、垂直に固着された支柱の安定性を試験する装置で
    あって、センサによって出される力Ｆおよび撓みＳの読
    み取り値を、評価装置中で同時に、関数ｆ＝ｆ（Ｆ、
    Ｓ）またはＦ＝ｆ（Ｓ）に対して、具体的には、第一の
    曲げ負荷の関数f1および少なくともさらなる試験過程の
    関数f2のコースにしたがって別々に処理することがで
    き、評価装置が、関数f1の評価された負荷特性曲線に属
    し、関数f2を表す除荷特性曲線をセンサによって測定さ
    れた復元値（F2、S2）から決定するための手段を備える
    ことを特徴とする装置。
12. 【請求項１２】評価装置が、支柱および／またはそのア
    ンカに対する損傷の規準として二つの特性曲線の互いか
    らの逸脱を決定するため、関数f1およびf2のコースを比
    較するための手段を備える請求項11記載の装置。
13. 【請求項１３】負荷特性曲線の関数を、評価装置に接続
    されたモニタ上に光学的にいっせいに表すことができる
    請求項11または12記載の装置。
14. 【請求項１４】負荷特性曲線および除荷特性曲線の関数
    を、評価装置に接続されたプリンタによっていっせいに
    文書化することができる請求項11または12記載の装置。