JP4227068B2 - 強度試験用駆動装置および強度試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、強度試験駆動装置および強度試験装置に関し、さらに詳しくは、鉄筋コンクリート構造に用いられる配筋材の接合強度を試験するための装置に用いられる駆動源に関する。

鉄筋コンクリート構造には、各種の鉄筋が配筋されており、鉄筋には、単位長さのもの同士を突き合わせ溶接などにより継ぎ足す継ぎ手構造を用いて必要長さにする場合がある。

配筋された鉄筋は、構造物の耐震強度などを考慮して太さなどが選択されるが、単位長さのものを突き合わせ溶接などの継ぎ手構造を用いて場合においても、その接合部での強度が母材として用いられる配筋材の許容応力度に設定することが望ましいとされている（例えば、非特許文献１）。
継ぎ手構造を採用する配筋材は、接合部での強度を確認するために建築現場と同じ手法により継ぎ手を構成した例えば、異径棒綱を試験場などに持ち込み、試験場に設置されている試験装置により接合部を対象とした引っ張り試験が従来行われていた。

図５は、試験場に設置されている試験装置の一例を示す図であり、同図において試験装置Ａは、基台Ａ１上に配置された一対のシリンダＢと、シリンダＢのプランジャにより往復動可能なアクチュエータＣとを備え、アクチュエータＣ及びこれの往復動方向で対峙する基部Ｄには、例えば、試験対象部材である突き合わせ継ぎ手を用いた異径棒鋼の把持部（図示されず）が設けられている。

試験装置Ａでは、アクチュエータＣ及び基部Ｄにおいて異径棒鋼の継ぎ手部をはさんで両端を把持した状態でプランジャを移動させることにより破断した際のプランジャに作用する圧力から異径棒鋼の継ぎ手部の強度を割り出すようになっている。

１９９８年１０月２０日、朝倉書店発行「建築構構法」第３９頁

しかし、従来の試験装置においては、試験装置が設置されている場所に試験対象部材を持ち込むことが必要となる。このため、試験装置の設置箇所での結果が得られるまでの間、建築現場では作業が中断する場合もあり、作業の停滞を招く虞がある。また、試験場に持ち込んだ試験対象部材が実際の作業現場での作業工法と多少なりとも異なることもあり、試験による強度が実際の作業現場での強度と一致する精度を確保することができない場合もある。

一方、試験の際に異径棒鋼を掴んで牽引するための駆動力は、一般に油圧駆動により得られるが、図５に示した試験装置の構成においては、油路用パイプをシリンダＢに対して配管する必要があることからシリンダＢが大型であると油路用パイプの取り回しも広範囲に及ぶこととなり、装置自体のサイズがきわめて大きくなる虞がある。このため、大型の試験装置を配筋現場に持ち込むことはきわめて困難となり、このことからいっても、配筋現場において実際の作業内容に合わせた強度試験を行うことが困難となる。

本発明の目的は、上記従来の試験装置における問題に鑑み、実際の配筋現場での強度実験を迅速に行えるようにすると共に、強度試験に用いられる駆動源を簡易化して配管などの取り回しが複雑かつ大型化するのを防止できる構成を備えた試験用駆動装置および強度試験装置を提供することにある

請求項１記載の発明は、配筋材料の引張り試験の際の牽引駆動力を生成するための駆動装置であって、上記配筋材料の試験位置両端に位置する把持部を備えた一対の把持ブロック体間に配置され、進退可能なプランジャを備えた複数のシリンダ部と、整数分割された状態で上記配筋材料の外周を抱え込むことができる位置にそれぞれ配置された上記複数のシリンダ部を支持した状態で上記配筋材料の外周に対して接離可能な方向に移動できる一対の支持手段とを備え、上記支持手段には、上記接離方向への移動を許容するヒンジ結合部と、該ヒンジ結合部を一部に有していて弾性体により上記一部を上記配筋材料に向けて付勢するクランプ部とが設けられ、配筋材料を把持した状態で上記シリンダ部への流体供給制御により上記把持ブロック体同士を押し動かすことが可能なことを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の強度試験用駆動装置において、上記支持手段は、整数分割した状態のシリンダ部を上記配筋材料の外周に対して接離させることが可能な蝶番部を備えていることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の強度試験用駆動装置において、上記支持手段同士には、油圧路を構成するパイプの一端が連結されていることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のうちの一つに記載の強度試験用駆動装置を強度試験装置に用いることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の強度試験装置において、底板に直立されて対向する一対の壁板と、該壁板同士の対向面に設けられた配筋材料把持部とを備えた把持ブロック体と、上記把持ブロック体を上記配筋材料の突き合わせ位置を境にして上記底板同士を対向させた状態で連結させた際に該底板間に配置されて上記把持ブロック体を配筋材料の長手方向に変位させる試験用駆動装置と、上記試験用駆動装置により上記把持ブロック体同士が離間する方向に変位した際に上記配筋材料が破断したときの駆動力から上記配筋材料の強度を割り出す手段とを備えていることを特徴としている。

請求項６記載の発明は、請求項１乃至３のうちの一つに記載の強度試験装置において、上記把持ブロックは、上記配筋材料の長手方向と直角な方向での把持力が調整可能であると共に配筋材料の長手方向への移動を阻止する滑り止めを有した把持体を備えていることを特徴としている。

請求項１および３記載の発明によれば、複数のシリンダ部を整数分割した状態で、かつ、上記配筋材料の外周を囲繞できる位置に配置した状態でそれぞれ支持し、該シリンダ部を上記配筋材料の外周に対して接離可能な方向に移動できる支持手段を把持ブロック体間に配置するだけで把持ブロック体同士を押し動かせるので、把持ブロック体に直接設けられていた駆動系が不要となる。しかも、把持ブロック体へのセット時には、支持手段を拡げて配筋材料を挟み込むだけで完了するので、強度試験のための準備を迅速に完了させることができ作業時間の短縮化が可能となる。

さらに、複数のシリンダ部を整数分割していることにより、把持ブロックに対して単一の駆動力を付与する場合に比べてシリンダの大きさを小さくすることができる。これにより、油圧配管の取り回しを複雑かつ大型なものとする必要がなくなり、駆動装置自体のサイズを小型化しても試験に必要な駆動力を得ることが可能となる。

請求項２記載の発明によれば、支持手段を配筋材料に対して接離する方向に移動させるヒンジ結合部に蝶番を用いているので、異なる外径を有した配筋材料を対象とした場合でも配筋材料の外周に支持手段を開披させることでシリンダ部を配置することができる。これにより、配筋材料への駆動力の偏倚を防止できると共に異なる外径の配筋材料を対象とした場合でも駆動力の付与が可能となる。

請求項４記載の発明によれば、把持ブロック体を配筋材料の突き合わせ位置を境にして底板同士が対向する状態で配置し、底板間に把持ブロック体同士を離間させる方向に変位させることができる駆動装置を配置するだけで配筋現場で配筋材料の強度試験が行える。これにより、把持ブロック体への油圧配管設備を必要としない分、配筋現場での強度試験を行わせる場合に発生する駆動装置の運搬や組み立て分解作業などの労力負担が軽減されることになる。

請求項５記載の発明によれば、配筋材料の突き合わせ位置を境にして把持ブロック体を連結ロッドにより変位可能に支持するだけの簡単な設置手順により配筋材料の配筋位置での強度試験が可能となる。

請求項６記載の発明によれば、調整した場合の滑り止めができるので、配筋材料に対して引っ張り負荷が生じた場合の抜け止めが確実に行われて適正な強度試験が可能となる。

以下、図面に示した実施例により本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本実施例による試験用駆動装置を用いる強度試験装置の設置状態を示す図である。
同図において強度試験装置１は、異径棒綱などが用いられる配筋材料Ｐの長手方向に沿って配筋材料Ｐの突き合わせ位置（図示されず）を境にして反転した状態で配筋材料Ｐに取り付けられる把持ブロック体２を備えている。

把持ブロック体２は、その構成が図２に示されている。
図２は、把持ブロック体の一つを示しており、他の一つも同様な構成を備えている。図２において把持ブロック体２は、図１に示した配筋材料Ｐの長手方向と直角な方向の平面を有する底板２Ａと、底板２Ａの中央部をはさんで所定間隔を置いて直立する一対の壁板２Ｂ、２Ｃとを備えている。

壁板２Ｂ、２Ｃは、これら対向面間に設けられている間隔内に配筋材料を定置するようになっており、このため、隔壁板２Ｂ、２Ｃには、配筋材料Ｐの把持部２Ｂ１，２Ｃ１が設けられている。
把持部２Ｂ１，２Ｃ２はいずれも配筋材料Ｐの外周面と対向する面が鋭角面とされ、その表面には、対向する斜行線状に刻まれた滑り止め部が形成されている。

把持部２Ｂ１，２Ｃ１のうちの一方は、壁板の直立高さとほぼ同等な長さに形成され、他方は、壁板２Ｃ１が壁板の直立方向で複数に分割されている。図２では、把持部の他方２Ｃ１が壁板２Ｃの直立方向で４カ所に分割されている。分割された把持部２Ｃ１は、壁板２Ｃに形成されているネジ穴にねじ込まれた調整ネジ３によって配筋材料Ｐの長手方向と直角な方向に進退できるようになっている。

把持ブロック体２は、配筋材料Ｐに対して把持部の一方２Ｂを当接させた状態で他方の把持部２Ｃ１を進出させることにより配筋材料Ｐを把持することができ、その把持力を調整ネジ３の締結力によって調整できるようになっている。
把持部２Ｂ１，２Ｃ１により把持された配筋材料Ｐは、把持力の調整により把持部２Ｂ１，２Ｃ１により強固に把持され、さらに把持力により把持部２Ｂ１，２Ｃ１が外周面に食い込むと滑り止め部が外周面に食い込みことになり、これによって長手方向での滑り止めが行われる。

図３は、反転した状態の把持ブロック体２を用いて配筋材料Ｐを掴んだ状態を示しており、同図において把持ブロック体２同士は、支持筒体１００によって一体化されている。
支持筒体１００は、軸方向の一方に固定されている固定ブラケット１００Ａにより把持ブロック体２の一方が一体化され、軸方向の他方には、その外周に形成されたスリット１００Ｂ内に挿通されたスライドブラケット１００Ｃにより把持ブロック体２の他方が一体化されている。

支持筒体１００の内部には、スライドブラケット１００Ｃと一体のスライドコア体１００Ｄが挿嵌されており、スライドコア体１００Ｄは、支持筒体１００の軸方向端部側に装填されているバネなどの弾性体（図示されず）により配筋材料Ｐが切断された際に他方の把持ブロック体２の移動が緩衝されるようになっている。
従って、各把持ブロック体２同士は、支持筒体１００によって一つのユニットとして構成されているので、携帯型の試験装置として用いることができる。

図４は、試験用駆動装置６の構成を示す図であり、同図において試験用駆動装置６は、把持ブロック体２における底面２Ａ間に対向して進退可能なプランジャ６Ａ１を有する複数のシリンダ部６Ａと、複数のシリンダ部６Ａを整数分割した状態で、かつ各シリンダ部６Ａ１を配筋材料である配筋材料Ｐの外周で囲繞できる位置に配置されて該配筋材料Ｐの外周に対して接離可能な方向（図４中、二点鎖線で示す方向）に移動できる支持手段としての一対の支持コア６Ｂとを備えている。
一対の支持コア６Ｂにおける互いに対向する面の中心部には、配筋材料Ｐを挟持できる形状の挟持部６Ｂ１が設けられており、各シリンダ部６Ａを整数分割した状態、図４に示す構成では２個同士のシリンダ部６Ａが一体的に支持されている。

支持コア６Ｂの長手方向一方端には、中央部に蝶番６Ｃを備えてヒンジ結合されたクランプ部に相当するクランプ部材６Ｄが固定されている。
クランプ部材６Ｄは、一部が支持コア６Ｂに固定され、支持コア６Ｂから外れた箇所が支持コア６Ｂに固定されている面と直角に折り曲げられており、その直角に折り曲げられた部分の先端には平面視において、への字状にヒンジ結合されたリンク部材６Ｄ１が連結されている。

リンク部材６Ｄ１には圧縮バネ６Ｅが捲装されており、圧縮バネ６Ｅの付勢によりリンク部材６Ｄ１が直線状となる習性、換言すれば、クランプ部材６Ｄを側方に押し広げて支持コア６Ｂが配筋材料Ｐを挟み込むことができる方向（図４中、実線で示す方向）に移動する習性が付与されている。
配筋材料Ｐを挟み込むことができる方向の移動は、支持コア６Ｂが配筋材料Ｐの外周面に当接することで通常、リンク部材６Ｄ１が、への字状を維持するように規定されて屈曲操作が行いやすいようにされている。

支持コア６Ｂには、クランプ部材６Ｄが固定されている面にオイルあるいはエアなどを用いた流体ポンプ（図示されず）からの配管７がその末端を接続されている。配管７の他方が接続される流体ポンプには、圧力を計測するための圧力計（便宜上、図１において符号Ｓで示す）が設けられている。

圧力計Ｓは、試験用駆動装置６のプランジャ６Ａ１が伸張することによって把持ブロック体２同士が離間するのに対応して生起される配筋材料Ｐでの引っ張り荷重を換算することができる部材として用いられており、本実施例では、配筋材料Ｐが破断した際の圧力源での圧力を観測できるようになっている。
特に、圧力計Ｓは、圧力のみを読み取る機能を有しているが、本実施例では、破断時の圧力と試験対象として用いられた配筋材料Ｐの材質及び外径さらには突き合わせ継ぎ手の大きさなどを条件として配筋材料Ｐの引っ張り強度に換算できる機能が付加されている。このため、オペレータは、圧力値と共に上記条件を照合することにより、破断時での圧力から配筋材料Ｐの強度を割り出すことができるようになっている。

本実施例においては、圧力計Ｓでの読み取り値を参考にして配筋材料Ｐの強度を割り出す手順を採用しているが、これに代えて、圧力計Ｓでの圧力値を入力値として用いる制御部（図示されず）を設け、該制御部において自動的に配筋材料の引っ張り強さに換算してその強度を出力表示できるようにすることも可能である。

本実施例は以上のような構成であるから、配筋材料Ｐが用いられている配筋現場に携帯型の試験装置として用いることができる把持ブロック体２を持ち込み、配筋材料Ｐの突き合わせ位置を境にして試験用駆動装置６を配置できる間隔をあけて把持ブロック体２の底板２Ａ同士を位置させてから試験用駆動装置６により配筋材料Ｐを、その外周を抱え込んだ状態で挟持する。
試験用駆動装置６は、把持ブロック体２の底板２Ａ間で配筋材料Ｐを挟み込むことになるが、このときには、一旦、クランプ部材６Ｄを圧縮バネ６Ｅの付勢に抗して蝶番６Ｃによりヒンジ結合されている支持コア６Ｂ同士の対向間隔を広げた状態で配筋材料Ｐを挟むことができる位置に差し込み、配筋材料Ｐとの位置関係が得られると、クランプ部材６Ｄを閉じる。つまり、クランプ部材６Ｄを圧縮バネ６Ｅの付勢により配筋材料Ｐを挟み込む。
試験用駆動装置６のクランプ部材６Ｄは、リンク部材６Ｄ１が通常、への字状を維持していることにより屈曲しやすい状態となっているので、圧縮バネ６Ｅの付勢に抗してクランプ部材６Ｄを摘むことで蝶番６Ｃを支点として支持コア６Ｂを互いに離れる方向に動かすことができる。

支持コア６Ｂ同により配筋材料Ｐを挟み込んだ状態では、配筋材料Ｐの外周に沿って整数分割された複数のシリンダ部６Ａが位置していることになるので、把持ブロックに対して単一の駆動力を付与する場合に比べてシリンダの大きさを小さくすることができる。これにより、油圧配管の取り回しを複雑かつ大型なものとする必要がなくなり、駆動装置自体のサイズを小型化しても試験に必要な駆動力を得ることが可能となる。しかも強度試験装置１への装填は、単に支持コア６Ｂ同士の対向間隔を広げる作業のみでよく、強度試験装置１への締結などを用いた取り付けを要しないので迅速にセットすることができる。

把持ブロック体２の底板２Ａ間に配置された試験用駆動装置６は、把持ブロック体２の一方、図１では下側の把持ブロック体２における底板２Ａに搭載され、この状態でプランジャ先端が上側の把持ブロック体２の底板２Ａに当接するように位置決めされる。さらに、上側に位置する把持ブロック体２がシリンダ部６Ａのプランジャ６Ａ１先端に当接するように連結ロッド４上で位置決めされて試験開始状態とされる。

試験用駆動装置６への圧力供給によりプランジャ６Ａ１が押し動かされて伸張すると、把持ブロック体２が相反する方向に変位し始め、配筋材料Ｐに引っ張り荷重が負荷される。
配筋材料Ｐにおける突き合わせ位置には、把持ブロック体２が相反する方向へ変位することにより引っ張り荷重が作用し、限界荷重が作用した場合には破断する。このとき、圧力源に設けられている圧力計Ｓの圧力値を読み取り、その読み取り値と配筋材料の強度を換算するための条件とにより圧力値を配筋材料Ｐの引っ張り強度として割り出す。
配筋材料Ｐが破断した場合には、それまで配筋材料Ｐを介して一体関係が成立していた把持ブロック体２が急速度で相反する方向に変位する。しかし、把持ブロック体２の一つが支持筒体１００内でスライドする側に設けてある弾性体によって緩衝されることにより急激な勢いで把持ブロック体２同士が離れてしまうような事故をなくすことができる。

本実施例によれば、強度試験対象箇所である配筋材料Ｐの突き合わせ位置を境にして同じ構成の把持ブロック体を反転した状態で配筋材料Ｐに取り付けるだけで済むので、部品の共通化によるコスト低減が可能となる。
また、把持ブロック体２は、支持筒体１００により対向した状態で支持されるので、支持部材となる支持筒体１００によって配筋材料の破断時に発生する相反する方向の移動を緩衝されるので、把持ブロック体２同士を貫通するガイド部材や緩衝部材を設ける必要がなく、これによって、把持ブロック体２の構成を簡略化することができ、さらには、配筋材料Ｐへの組み付け作業も把持ブロック体２を短時間で一括して行うことができる。

なお、図１に示した実施例では、配筋材料Ｐが垂直方向に延長されている場合を対象としているが、本発明の実施形態では、水平方向に延長された配筋材料Ｐを対象とすることも可能である。この場合には、配筋材料Ｐが破断した際に試験用駆動装置６が底板２Ａの間から脱落するのを防止するために係止部（図示されず）を設けることが望ましい。係止部の機能としては、試験用駆動装置６を底板間に設置する場合の位置決めも含む。さらに、配筋材料Ｐを掴む部材である把持部２Ｂ１，２Ｃ１の数は適宜変更することも可能である。

本発明実施例による試験用駆動装置を適用した強度試験装置の設置状態を示す斜視図である。 図１に示した強度試験装置に用いられる把持ブロック体の構成を示す斜視図である。 図１に示した強度試験装置における把持ブロック体の支持構造を配筋材料の把持状態において示す斜視図である。 本発明実施例による試験用駆動装置の要部構造を示す斜視図である。 従来の強度試験装置の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 強度試験装置
２ 把持ブロック体
２Ａ 底板
２Ｂ、２Ｃ 壁板
２Ｂ１、２Ｃ１ 把持部
４ 連結ロッド
５ 弾性体
６ 試験用駆動装置
６Ａ シリンダ部
６Ｂ 支持コア
６Ｃ 蝶番
６Ｄ クランプ部材
６Ｅ 圧縮バネ
７ 配管
Ｓ 配筋材料の強度を割り出す手段の一つである圧力計

Claims (6)

1. 配筋材料の引張り試験の際の牽引駆動力を生成するための駆動装置であって、
   上記配筋材料の試験位置両端に位置する把持部を備えた一対の把持ブロック体間に配置され、進退可能なプランジャを備えた複数のシリンダ部と、
   整数分割された状態で上記配筋材料の外周を抱え込むことができる位置にそれぞれ配置された上記複数のシリンダ部を支持した状態で上記配筋材料の外周に対して接離可能な方向に移動できる一対の支持手段とを備え、
   上記支持手段には、上記接離方向への移動を許容するヒンジ結合部と、該ヒンジ結合部を一部に有していて弾性体により上記一部を上記配筋材料に向けて付勢するクランプ部とが設けられ、配筋材料を把持した状態で上記シリンダ部への流体供給制御により上記把持ブロック体同士を押し動かすことが可能なことを特徴とする試験用駆動装置。
2. 請求項１記載の強度試験用駆動装置において、
   上記支持手段のヒンジ結合部は、整数分割した状態のシリンダ部を上記配筋材料の外周に対して接離させることが可能な蝶番部を備えていることを特徴とする強度試験用駆動装置。
3. 請求項１または２記載の強度試験用駆動装置において、
   上記支持手段同士には、油圧路を構成するパイプの一端が連結されていることを特徴とする強度試験用駆動装置。
4. 請求項１乃至３のうちの一つに記載の強度試験用駆動装置を用いることを特徴とする強度試験装置。
5. 請求項４記載の強度試験装置において、
   底板に直立されて対向する一対の壁板と、該壁板同士の対向面に設けられた配筋材料把持部とを備えた把持ブロック体と、
   上記把持ブロック体を上記配筋材料の突き合わせ位置を境にして上記底板同士を対向させた状態で連結させた際に該底板間に配置されて上記把持ブロック体を配筋材料の長手方向に変位させる試験用駆動装置と、
   上記試験用駆動装置により上記把持ブロック体同士が離間する方向に変位した際に上記配筋材料が破断したときの駆動力から上記配筋材料の強度を割り出す手段とを備えていることを特徴とする強度試験装置。
6. 請求項１乃至３のうちの一つに記載の強度試験装置において、
   上記把持ブロックは、上記配筋材料の長手方向と直角な方向での把持力が調整可能であると共に配筋材料の長手方向への移動を阻止する滑り止めを有した把持体を備えていることを特徴とする強度試験装置。
   

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