JP6076889B2 - あと施工アンカーの健全性評価方法及び評価装置 - Google Patents
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Description
によれば、その再発防止策の中で「点検にあたっては、全ての常時引張り力を受ける接着系ボルトに対して近接点検(近接目視、打音及び触診)を行うとともに、少なくともいくつかのサンプルで適切な荷重レベルでの引張載荷試験を実施すべき」、新技術の開発の中で「引張り試験等の載荷試験によることなく強度を推定できる非破壊検査手法の技術開発が望まれる」と書かれている。
予め、施工条件の異なるあと施工アンカー試験体を複数作成し、各あと施工アンカー試験体に任意の衝撃を加え、この衝撃を加えた部分である加振点と応答を測定する部分である応答点との位置間の伝達インピーダンスを求め、得られた各伝達インピーダンスと前記各施工条件との関係式を作成しておき、
実施工したあと施工アンカーに、前記あと施工アンカー試験体と同条件で衝撃を加えて加振点と応答点との位置間の伝達インピーダンスを求め、得られた伝達インピーダンスを前記関係式に当て嵌めて前記複数の施工条件の中から同様の施工条件を推定することによって、この実施工したあと施工アンカーの健全性を評価する構成であり、
あと施工アンカーに加える衝撃が、インパルスハンマーによる打撃であり、
前記応答が、打撃により発生する音圧であり、
あと施工アンカーのボルト先端をインパクトハンマーによりボルト垂直方向に打撃し、打撃時の前記インパルスハンマーの加力値Nと、前記打撃の応答である音圧Pの空中を応答点とする音圧Paとコンクリート面を応答点とする音圧Pcとを測定し、この測定値をFFT分析し、各周波数(〜10kHz)において、振幅値比(音圧Pを加力値Nで除する)を計算し、周波数領域で平均して得られた値を平均振幅値比Aとして算出し、
A=ave(P(0〜10kHz)/N(0〜10kHz))
得られた平均振幅値Aのうち、(1)空中を応答点とする結果から算出された平均振幅値比をAa、(2)コンクリート面を応答点とする結果から算出された平均振幅値比をAc、とし、
予め、複数の施工条件のあと施工アンカー試験体から得られた複数の測定データから(1)平均振幅値Aa及び(2)平均振幅値Acを算出し、この算出した(1)平均振幅値Aaと前記施工条件との関係式と(2)平均振幅値Acと前記施工条件の関係式と、を作成しておき、
実施工したあと施工アンカーを、前記あと施工アンカー試験体と同条件の打音法によって測定して算出した(1)平均振幅値Aaと(2)平均振幅値Acとを前記関係式に当て嵌めることによって同様の施工条件を推定し、この推定した施工条件から実施工したあと施工アンカーの健全性を評価する構成であること、
を特徴とするあと施工アンカーの健全性評価方法。
一部が露出した状態で打設コンクリートに定着固定されたあと施工アンカーに打撃を加えるインパクトハンマーの如き衝撃付加手段と、
前記あと施工アンカーに対して前記衝撃付加手段により加えた衝撃の応答である音圧を測定する測定手段と、
前記衝撃付加手段による打撃の加力値と、前記測定手段により測定された音圧と、を用いて、加振点と応答点との位置間の伝達インピーダンスを求め、求められた値と前記あと施工アンカーの施工条件とから前記あと施工アンカーの健全性を推定するための関係式を導き出す算出手段と、
を有して構成され、
前記応答点が空中とコンクリート面の2系統であり、2つの伝達インピーダンスを求める構成であることを特徴とするあと施工アンカーの健全性評価装置。
予め、施工条件の異なるあと施工アンカー試験体を複数作成し、各あと施工アンカー試験体に衝撃を加え、この衝撃を加えた部分である加振点と応答を測定する部分である応答点との位置間の伝達インピーダンスを求め、得られた各伝達インピーダンスと前記各施工条件との関係式を作成しておき、
実施工したあと施工アンカーに、前記あと施工アンカー試験体と同条件で衝撃を加えて加振点と応答点との位置間の伝達インピーダンスを求め、得られた伝達インピーダンスを前記関係式に当て嵌めて前記複数の施工条件の中から同様の施工条件を推定することによって、この実施工したあと施工アンカーの健全性を評価する構成である。
あと施工アンカーのボルト1の先端をインパクトハンマー4によりボルト垂直方向に打撃し、打撃時の前記インパルスハンマー4の加力値と、前記打撃の応答である音圧Pの空中を応答点とする音圧Paとコンクリート2面を応答点とする音圧Pcとを測定し、この測定値をFFT分析し、各周波数(〜10kHz)において、振幅値比(音圧Pを加力値Nで除する)を計算し、周波数領域で平均して得られた値を平均振幅値比Aとして算出し、
A=ave(P(0〜10kHz)/N(0〜10kHz))
得られた平均振幅値Aのうち、(1)空中を応答点とする結果から算出された平均振幅値比をAa、(2)コンクリート2面を応答点とする結果から算出された平均振幅値比をAc、とし、
予め、複数の施工条件のあと施工アンカー試験体から得られた複数の測定データから(1)平均振幅値Aa及び(2)平均振幅値Acを算出し、この算出した(1)平均振幅値Aaと前記施工条件との関係式と(2)平均振幅値Acと前記施工条件の関係式と、を作成しておき、
実施工したあと施工アンカーを、前記あと施工アンカー試験体と同条件の打音法によって測定して算出した(1)平均振幅値Aaと(2)平均振幅値Acとを前記関係式に当て嵌めることによって同様の施工条件を推定し、この推定した施工条件から実施工したあと施工アンカーの健全性を評価する構成であることが好ましい。
次に、実際の実施工したあと施工アンカーについて前記試験体の場合と同様にインパルスハンマーによる打撃を行った音圧Pを(1)空中と(2)コンクリート面で測定し、この測定結果を前記した試験体による関係式に当て嵌めることによって実施工したあと施工アンカーの接着剤充填率を推定することができる。
また上記(2)のコンクリート面を応答点とする音圧Pcの測定は、あと施工アンカーの中心から数cm〜数十cm離れた位置を応答点として測定することが好ましく、より好ましくは5〜20cm、とりわけ好ましくは10cm程度離れた位置を応答点とすることである。
例えば、(1−1)空中を応答点とする伝達インピーダンスが小である場合、あと施工アンカーの振動が大きい(密着度が低いために音圧Paが大である)ことが判り、この振動が大(音圧Paが大)である場合には接着剤の充填量が少ない(接着強度が低い)と推定することができ、反対に、(1−2)空中を応答点とする伝達インピーダンスが大である場合、あと施工アンカーの振動が小さい(密着度が高いために音圧Paが小)ことが判り、この振動が小(音圧Paが小)である場合には接着剤の充填量が多い(接着強度が高い)と推定することができる。
また、(2−1)コンクリート面を応答点とする伝達インピーダンスが大である場合、あと施工アンカーからコンクリートへの振動が伝わっていない(音圧Pcが小である)ことが判り、この結果から接着剤の充填量が少ない(接着強度が低い)と推定することができ、反対に、(2−2)コンクリート面を応答点とする伝達インピーダンスが小である場合、あと施工アンカーからコンクリートへの振動が伝わっている(音圧Pcが大である)ことが判り、この結果から接着剤の充填量が多い(接着強度が高い)と推定することができる。
従って、接着剤の充填量が規定値よりも少ない場合には不良と評価することができ、接着剤の充填量が規定値よりも多い場合には合格と評価することができる。
即ち、接着剤の充填量が大きいということは接着強度が大きいことを実質的に意味し、接着剤の充填量が小さいということは接着強度が低いことを実質的に意味することになる。
次に、実際の実施工したあと施工アンカーについて前記試験体の場合と同様にインパルスハンマーによる打撃を行った音圧P(Pa・Pc)を(1)空中と(2)コンクリート面で測定し、この測定結果を前記した試験体による関係式に当て嵌めることによって実施工したあと施工アンカーのナット締め付けトルクを推定することができる。
また上記(2)のコンクリート面を応答点とする音圧Pcの測定は、あと施工アンカーの中心から数cm〜数十cm離れた位置を応答点として測定することが好ましく、より好ましくは5〜20cm、とりわけ好ましくは10cm程度離れた位置を応答点とすることである。
例えば、(1)空中を応答点とする伝達インピーダンスが小である場合、取付固定した被取付物のがたつきが大きい(密着度が低いために音圧Paが大)ことが判り、このがたつきが大きい(音圧Paが大)場合にはナットの締め付けトルクが小さい(強度が低い)と推定することができ、反対に、(1)空中を応答点とする伝達インピーダンスが大である場合、取付固定した被取付物のがたつきが小さい乃至は無い(密着度が高いために音圧Paが小)ことが判り、このがたつきが小さい乃至は無い(音圧Paが小)場合にはナットの締め付けトルクが大きい乃至は充分である(強度が高い)と推定することができる。
また、(2)コンクリート面を応答点とする伝達インピーダンスが小である場合、取付固定した被取付物からコンクリートへ振動が伝わっている(密着度が高いために音圧Pcが大である)ことが判り、この結果からナットの締め付けトルクが大きい(強度が高い)と推定することができ、反対に、(2)コンクリート面を応答点とする伝達インピーダンスが大である場合、取付固定した被取付物からコンクリートへ振動が伝わっていない(密着度が低いために音圧Pcが小である)ことが判り、この結果からナットの締め付けトルクが小さい(強度が低い)と推定することができる。
従って、ナット締め付けトルクが規定値よりも小さい場合には不良と評価することができ、ナット締め付けトルクが規定値よりも大きい場合には合格と評価することができる。
図1に示す構成の評価方法及び評価装置により、あと施工アンカーの接着剤充填率をボルト1に対するインパルスハンマー4による打撃によって発生する音圧から健全性を評価する実施例について説明する。
本発明の実験例に用いたあと施工アンカー1のボルトは径22mm、長さ370mmであり、コンクリート2に穿孔深さは280mm、穿孔径は28mmであり、接着剤の充填率は100%、80%、51%、0%(接着剤に代えて粘土を充填した。)とし、各あと施工アンカー1の接着剤充填率は下記の通りである。
L1〜L4:接着剤充填率 51%
M1〜M3:接着剤充填率 80%
H1〜H3:接着剤充填率100%
LS :接着剤充填率 0%(粘土充填)
尚、L4は接着剤が孔部の先端まで充填されずに先端部分が接着剤未充填の先端不良状態の条件とするために先端部分に粘土を充填した条件とした。
尚また、H3は孔内を清掃不良の条件とした。
充填率が高い(接着強度が高い)場合は、図3のグラフに示されるように、あと施工アンカーが振動し難くなるため平均振幅値Aaが小さくなり、図4のグラフに示されるように、コンクリート2に振動が伝わり易くなるため平均振幅値Acが大きくなる。従って平均振幅値Aaと平均振幅値Acの夫々から接着剤充填率を推定することができることが判る。
また、図5のグラフに示されるように、平均振幅値Aaと平均振幅値Acの両方を用いることにより、接着剤充填率を推定する際の精度が向上することが判る。
次に、図6に示すように、あと施工アンカーのボルト1に鋼製プレートから成る被取付物11を前記あと施工アンカーのボルト1にナット10を螺合することにより取り付けた際の、該ナット10の締め付けトルクから健全性を評価する実施例について説明する。
締め付けトルクが大きい場合は、図7のグラフに示されるように、あと施工アンカーが振動し難くなるため平均振幅値Aaが小さくなり、図8に示されるように、コンクリート2に振動が伝わり易くなるため平均振幅値Acが大きくなり、従って平均振幅値Aaと平均振幅値Acの夫々から締め付けトルクを推定することができることが判る。
また、図9のグラフに示されるように、平均振幅値Aaと平均振幅値Acの両方を用いることにより、締め付けトルクを推定する際の精度が向上することが判る。
2 コンクリート
3 接着剤定着部
4 インパルスハンマー
5 力検出器・アンプ
6a 受音手段
6c 受音手段
61 マイク
62 フード
7a 音圧検出器・アンプ
7c 音圧検出器・アンプ
8 変換器
9 パソコン
10 ナット
11 被取付物
Claims (7)
- 被測定対象であるあと施工アンカーに衝撃を加え、この加えた衝撃の応答のエネルギー比から前記あと施工アンカーの健全性を評価する方法であって、
予め、施工条件の異なるあと施工アンカー試験体を複数作成し、各あと施工アンカー試験体に任意の衝撃を加え、この衝撃を加えた部分である加振点と応答を測定する部分である応答点との位置間の伝達インピーダンスを求め、得られた各伝達インピーダンスと前記各施工条件との関係式を作成しておき、
実施工したあと施工アンカーに、前記あと施工アンカー試験体と同条件で衝撃を加えて加振点と応答点との位置間の伝達インピーダンスを求め、得られた伝達インピーダンスを前記関係式に当て嵌めて前記複数の施工条件の中から同様の施工条件を推定することによって、この実施工したあと施工アンカーの健全性を評価する構成であり、
あと施工アンカーに加える衝撃が、インパルスハンマーによる打撃であり、
前記応答が、打撃により発生する音圧であり、
あと施工アンカーのボルト先端をインパクトハンマーによりボルト垂直方向に打撃し、打撃時の前記インパルスハンマーの加力値Nと、前記打撃の応答である音圧Pの空中を応答点とする音圧Paとコンクリート面を応答点とする音圧Pcとを測定し、この測定値をFFT分析し、各周波数(〜10kHz)において、振幅値比(音圧Pを加力値Nで除する)を計算し、周波数領域で平均して得られた値を平均振幅値比Aとして算出し、
A=ave(P(0〜10kHz)/N(0〜10kHz))
得られた平均振幅値Aのうち、(1)空中を応答点とする結果から算出された平均振幅値比をAa、(2)コンクリート面を応答点とする結果から算出された平均振幅値比をAc、とし、
予め、複数の施工条件のあと施工アンカー試験体から得られた複数の測定データから(1)平均振幅値Aa及び(2)平均振幅値Acを算出し、この算出した(1)平均振幅値Aaと前記施工条件との関係式と(2)平均振幅値Acと前記施工条件の関係式と、を作成しておき、
実施工したあと施工アンカーを、前記あと施工アンカー試験体と同条件の打音法によって測定して算出した(1)平均振幅値Aaと(2)平均振幅値Acとを前記関係式に当て嵌めることによって同様の施工条件を推定し、この推定した施工条件から実施工したあと施工アンカーの健全性を評価する構成であること、
を特徴とするあと施工アンカーの健全性評価方法。 - あと施工アンカーが、定着部に接着剤を充填する方式の接着系あと施工アンカーであり、この接着剤の充填率の高低によって健全性を評価する構成であることを特徴とする請求項1に記載のあと施工アンカーの健全性評価方法。
- 前記施工条件として、接着剤充填率が異なる複数のあと施工アンカー試験体を作成し、実施工したあと施工アンカーの接着剤充填率を前記あと施工アンカー試験体の接着剤充填率に当て嵌めて施工条件を推定し、この推定した接着剤充填率の高低によって健全性を評価する構成であることを特徴とする請求項2に記載のあと施工アンカーの健全性評価方法。
- 前記あと施工アンカー試験体と実施工したあと施工アンカーの各々が、箱型鋼やCT鋼の如き被取付物がナットによって取付固定された構成であり、このナットの締め付けトルクの大小によって健全性を評価する構成であることを特徴とする請求項1に記載のあと施工アンカーの健全性評価方法。
- 前記施工条件として、ナットの締め付けトルクが異なる複数のあと施工アンカー試験体を作成し、実施工したあと施工アンカーのナットの締め付けトルクを前記あと施工アンカー試験体のナットの締め付けトルクに当て嵌めて施工条件を推定し、この推定したナットの締め付けトルクの大小によって健全性を評価する構成であることを特徴とする請求項4に記載のあと施工アンカーの健全性評価方法。
- 推定した接着剤の充填率から、実施工したあと施工アンカーの引抜き抵抗力を算出又は推定する構成であることを特徴とする請求項2又は3に記載のあと施工アンカーの健全性評価方法。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のあと施工アンカーの健全性評価方法に用いる評価装置であって、
一部が露出した状態で打設コンクリートに定着固定されたあと施工アンカーに打撃を加えるインパクトハンマーの如き衝撃付加手段と、
前記あと施工アンカーに対して前記衝撃付加手段により加えた衝撃の応答である音圧を測定する測定手段と、
前記衝撃付加手段による打撃の加力値と、前記測定手段により測定された音圧と、を用いて、加振点と応答点との位置間の伝達インピーダンスを求め、求められた値と前記あと施工アンカーの施工条件とから前記あと施工アンカーの健全性を推定するための関係式を導き出す算出手段と、
を有して構成され、
前記応答点が空中とコンクリート面の2系統であり、2つの伝達インピーダンスを求める構成であることを特徴とするあと施工アンカーの健全性評価装置。
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