JP6226325B2 - 破壊検知センサ、破壊検知システムおよび構造物 - Google Patents
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Description
第1部材と、
一端が上記第1部材に固定または拘束され、他端が上記第1部材に固定または拘束されていない状態で上記第1部材と並列に設けられ、かつ上記第1部材の弾性変形または塑性変形中に破断する破断特性を有する第2部材とを有する破壊検知センサである。
第1部材と、
一端が上記第1部材に固定または拘束され、他端が上記第1部材に固定または拘束されていない状態で上記第1部材と並列に設けられ、かつ上記第1部材の弾性変形または塑性変形中に破断する破断特性を有する第2部材とを有する破壊検知センサと、
上記破壊検知センサの上記第2部材の破断および/または変位を検出し、検出した上記第2部材の破断および/または変位の情報を外部に報知および/または表示する報知および/または表示装置とを有する破壊検知システムである。
一つまたは複数の破壊検知センサを有し、
少なくとも一つの上記破壊検知センサが、
第1部材と、
一端が上記第1部材に固定または拘束され、他端が上記第1部材に固定または拘束されていない状態で上記第1部材と並列に設けられ、かつ上記第1部材の弾性変形または塑性変形中に破断する破断特性を有する第2部材とを有する破壊検知センサである構造物である。
〈1.第1の実施の形態〉
[破壊検知センサ]
図1A〜Eは第1の実施の形態による破壊検知センサを示し、図1Aは正面図、図1Bは左側面図、図1Cは右側面図、図1Dは縦断面図、図1Eは図1AのE−E線に沿っての横断面図である。この破壊検知センサは、特に引張破壊を検知するのに用いて好適なものである。
この破壊検知センサの破壊感度(第1部材10の許容変形量)は、第2部材20の切欠き24の形状および深さ(切欠き量)、言い換えると切欠き24の先端の部分の切欠き角度θおよび切欠き24の先端の部分の軸部21の直径dと、第1部材10の中空部11の第2部分11bと第3部分11cとの間の段差面S3 と第2部材20の頭部22の軸部21側の端面S2 との間の距離tとにより制御することができる。dは、第2部材20が変形し始めてから破断に至るまでの変位量(伸び)δに応じて決められる。距離tは、第1部材10の弾性変形または塑性変形により段差面S3 が第2部材20の端面S2 に接触して押圧し始めるまでの距離であり、第2部材20の変形開始位置を決めるものである。tが大きいほど、この破壊検知センサの破壊感度が悪くなり、第1部材10の許容変形量が大きくなる。
図3に示すように、構造物の破壊検知を行う構造用部材51、52がボルト・ナット、リベット、溶接などで接合されたものである場合を考える。構造用部材51、52に、破壊検知センサの第1部材10の軸部12の直径Dより少し大きい直径の円形の貫通孔53を設ける。そして、軸部12を頭部13が構造用部材52に当たるまで貫通孔53に通し、構造用部材51の外部に軸部12の先端部を出す。次に、ボルトとナットとにより締結を行う一般的な場合と同様に、軸部12の雄ねじ14にナット60を嵌め、頭部13あるいはナット60あるいは双方を六角スパナなどで回して締め付ける。破壊検知センサが確実に構造用部材51、52に固定されるように十分な締め付けトルクで締め付けを行う。
[破壊検知センサ]
図8A〜Eは第2の実施の形態による破壊検知センサを示し、図8Aは正面図、図8Bは左側面図、図8Cは右側面図、図8Dは縦断面図、図8Eは図8AのE−E線に沿っての横断面図である。図9Aに第1部材10の詳細、図9Bに第2部材20の詳細を示す。
[破壊検知センサ]
第3の実施の形態による破壊検知センサにおいては、第2部材20の軸部21の雄ねじ23に嵌められたナット30が、溶接、接着、鑞付けなどにより第1部材10の先端部に固定されており、これによって第2部材20の先端部が第1部材10の先端部に固定されている。
[破壊検知センサ]
図10A〜Eは第4の実施の形態による破壊検知センサを示し、図10Aは正面図、図10Bは左側面図、図10Cは右側面図、図10Dは縦断面図、図10Eは図10AのE−E線に沿っての横断面図である。この破壊検知センサは、特に曲げ破壊を検知するのに用いて好適なものである。
この破壊検知センサの破壊感度(許容変形量)は、第2部材20の切欠き24の形状および深さ(切欠き量)、言い換えると切欠き24の先端の部分の切欠き角度θおよびこの切欠き24の先端の部分の垂直方向の高さや、第1部材80の中空部81の第11部分81aおよび第13部分81cの内周面と第2部材20の軸部21との間の隙間の大きさΔ=D1 −d1 などにより制御することができる。ここで、Δが大きいと、第1部材80の曲げ変形が起きてから第2部材20に影響を及ぼし始めるまでの開始時間が遅くなり、破壊感度が低くなる。また、切欠き24の形状および深さは第2部材20の曲げ強度に影響する。
図12AおよびBに示すように、破壊検知を行う構造用部材51に破壊検知センサを取り付けて固定する。破壊検知センサの取付方法は、構造用部材51に機械的変形が起きたときに破壊検知センサが構造用部材51から剥がれない程度の十分な強度で固定することができればよく、種々の方法を用いることができるが、例えば、ねじ止め、溶接などである。
[破壊検知センサ]
図14は第5の実施の形態による破壊検知センサを示す。この破壊検知センサは、特にねじり破壊、せん断破壊、曲げ破壊、圧縮破壊などを検知するのに用いて好適なものである。
この破壊検知センサの破壊感度(許容変形量)は、第2部材20の切欠き24の形状および深さ(切欠き量)、言い換えると切欠き24の先端の部分の切欠き角度θおよびこの切欠き24の先端の部分の軸部21の直径dや、第1部材10の中空部11の第1部分11aの内周面と第2部材20の軸部21との間の隙間の大きさΔ=D1 −d1 などにより制御することができる。ここで、Δが大きいと、第1部材10のねじれ変形などが起きてから第2部材20に影響を及ぼし始めるまでの開始時間が遅くなり、破壊感度が低くなる。また、切欠き24の形状および深さは第2部材20の曲げ強度に影響する。
一例として、この破壊検知センサをねじり破壊の検知に適用する場合について説明するが、せん断破壊や曲げ破壊や圧縮破壊の検知に適用することもできる。図15に示すように、破壊検知を行う構造物の構造用部材51に垂直に円柱状の構造用部材52が設けられている。構造用部材52は構造用部材51を固定端とする片持ち梁である。この構造用部材52の外周面に図14に示す破壊検知センサをその長手方向が構造用部材52の長手方向に一致し、かつ構造用部材52の中心軸に平行になるように取り付けて固定する。破壊検知センサの取付方法は、構造用部材52にねじれ変形が起きたときに破壊検知センサが構造用部材52から容易に剥がれない程度の十分な強度で固定することができればよく、種々の方法を用いることができるが、例えば、ねじ止め、溶接などである。
[破壊検知センサ]
図18A〜Cならびに図19AおよびBは第6の実施の形態による破壊検知センサを示し、図18Aは正面図、図18Bは左側面図、図18Cは右側面図、図19Aは縦断面図、図19Bは図18AのE−E線に沿っての横断面図である。この破壊検知センサは、互いに破壊感度が異なる2種類の破壊検知センサが並列に設けられて一体化されたものである。
図20に示すように、破壊検知を行う構造用部材51、52に、第1の実施の形態と同様にして破壊検知センサを取り付ける。
[破壊検知センサ]
図21A〜Eは第7の実施の形態による破壊検知センサを示し、図21Aは正面図、図21Bは左側面図、図21Cは右側面図、図21Dは縦断面図、図21Eは図21AのE−E線に沿っての横断面図である。この破壊検知センサは2重構造を有し、2段階に亘って破壊検知を行うことができるものである。
この破壊検知センサの破壊感度(許容変形量)は、2段階に設定することができる。すなわち、まず、第1段階の破壊感度は、第2部材20の切欠き24の形状および切欠き量(深さ)、言い換えると切欠き24の先端の部分の切欠き角度θおよび軸部21の直径dと、第3部材100の段差面S7 と第2部材20の端面S2 との間の距離tとにより制御することができる。次に、第2段階の破壊感度は、第3部材100の切欠き103の形状および切欠き量(深さ)、言い換えると切欠き103の先端の部分の切欠き角度Θ、切欠き量および前端部100aの直径D4 と、第1部材10の段差面S1 と第3部材100の段差面S8 との間の距離t3 とにより制御することができる。ただし、図21A〜Eにおいては、t=t3 =0の場合が示されている。
この破壊検知センサを第1の実施の形態と同様に、破壊検知を行う構造用部材51、52に設けた貫通孔53に通し、固定する。
[破壊検知センサ]
図23は第8の実施の形態による破壊検知センサを示す。この破壊検知センサは、第6の実施の形態による破壊検知センサとほぼ同様な構成を有するが、上側破壊検知センサのt1 と下側破壊検知センサのt2 とが互いに等しく選ばれており、その代わりに、上側破壊検知センサの第2部材20に比べて、下側破壊検知センサの第2部材20の方が破断しやすい破断特性を有するように設定されている。具体的には、上側破壊検知センサの第2部材20に比べて下側破壊検知センサの第2部材20の方が破断しやすくなるように、上側破壊検知センサおよび下側破壊検知センサの第2部材20の材質、切欠き24の切欠き角度θや深さなどが選ばれる。例えば、上側破壊検知センサおよび下側破壊検知センサの第2部材20の材質および切欠き24の切欠き角度θを互いに同一として、上側破壊検知センサの第2部材20の切欠き24の深さに比べて下側破壊検知センサの第2部材20の切欠き24の深さが大きく設定される。その他のことは、第6の実施の形態による破壊検知センサと同様である。
この破壊検知センサの使用方法は、第6の実施の形態による破壊検知センサと同様である。
[破壊検知センサ]
図24は第9の実施の形態による破壊検知センサを示す。この破壊検知センサは、第1の実施の形態による破壊検知センサとほぼ同様な構成を有するが、第2部材20の頭部22が互いに直径が異なる2段構造となっていて先端部の直径が小さくなっていること、および、第1部材10の頭部13にキャップ250が取り付けられていることが異なる。キャップ250の中心には、第2部材20の頭部22の先端部の直径よりも少し大きく、頭部22の先端部以外の部分(根元の部分)の直径よりも小さい直径の孔250aが設けられている。その他のことは、第1の実施の形態による破壊検知センサと同様である。
この破壊検知センサの使用方法は、第1の実施の形態による破壊検知センサと同様である。この破壊検知センサを第1の実施の形態と同様に、構造用部材51、52に設けられた貫通孔53に取り付けた場合、構造用部材51、52が引張荷重を受けたとき、最終的に第1部材10の段差面S3 が第2部材20の頭部22の端面S2 に当たって押圧し始め、遂には第2部材20が破断すると図24中一点鎖線で示すように、破断片70の頭部22が移動してその先端部がキャップ250の孔250aから外部に突出する。この際、頭部22の根元の部分の直径はキャップ250の孔250aの直径よりも大きいため、頭部22の根元の部分がキャップ250の内面に当たった時点で移動が停止する。
[破壊検知センサ]
図25は第10の実施の形態による破壊検知センサを示す。この破壊検知センサは、第1の実施の形態による破壊検知センサとほぼ同様な構成を有するが、第1部材10の軸部12の外周面に切られた雄ねじ14の長さが第1の実施の形態による破壊検知センサのそれに比べて大きくなっている。その他の構成は第1の実施の形態と同様である。
図25に示すように、この第10の実施の形態においては、破壊検知を行う構造物を構成する構造用部材51、52に破壊検知センサの第1部材10の軸部12の直径Dより少し大きい直径の円形の貫通孔53を設けるとともに、構造用部材51、52の一方、例えば構造用部材51の貫通孔53の内周面に第1部材10の軸部12の雄ねじ14をねじ込むことができる雌ねじ51aを切る。そして、第1部材10の軸部12を貫通孔53に通し、頭部13を六角スパナなどで回して軸部12の雄ねじ14を頭部13が構造用部材52に当たるまで構造用部材51の雌ねじ51aにねじ込む。破壊検知センサが確実に構造用部材51、52に固定されるように十分な締め付けトルクで締め付けを行う。
[破壊検知センサ]
図26A〜Eは第11の実施の形態による破壊検知センサを示し、図26Aは正面図、図26Bは左側面図、図26Cは右側面図、図26Dは縦断面図、図26Eは図26AのE−E線に沿っての断面図である。また、図27Aは第1部材10の詳細、図27Bは第2部材20の詳細を示す。この破壊検知センサは、特に曲げ破壊、ねじり破壊、せん断破壊、圧縮破壊を検知するのに用いて好適なものである。
この破壊検知センサの破壊感度(許容変形量)の制御方法は第5の実施の形態と同様である。
一例として、この破壊検知センサを曲げ破壊の検知に適用する場合について説明するが、ねじり破壊やせん断破壊や圧縮破壊の検知に適用することもできる。図28AおよびBに示すように、破壊検知を行う構造用部材51に破壊検知センサを取り付けて固定する。破壊検知センサの取付方法は、構造用部材51に機械的変形が起きたときに破壊検知センサが構造用部材51から剥がれない程度の十分な強度で固定することができればよく、種々の方法を用いることができるが、例えば、ねじ止め、溶接などである。
[破壊検知センサ]
図30は第12の実施の形態による破壊検知センサを示す。また、図31Aは第1部材10の詳細、図31Bは第2部材20の詳細を示す。この破壊検知センサは、特に圧縮破壊を検知するのに用いて好適なものである。
この破壊検知センサの破壊感度(許容変形量)の制御方法は第5の実施の形態と同様である。
この破壊検知センサを圧縮破壊の検知に適用する場合について説明する。図32AおよびBに示すように、破壊検知を行う構造用部材51、52間に破壊検知センサをその中心軸が構造用部材51、52に対して垂直となるように設置し、破壊検知センサの両端を構造用部材51、52間に挟む。構造用部材51、52にはそれぞれ貫通孔53a、53bが互いに同軸に形成されている。構造用部材51は構造物の他の部分に固定され、構造用部材52は固定されていないとする。貫通孔53aの直径は、第1部材10の直径Dよりも十分に小さく、ナット30の大きさよりも十分に大きく選ばれている。貫通孔53bの直径は、第1部材10の直径Dよりも十分小さく、第1部材10の第3部分11cの直径D3 以上に選ばれ、この例では直径D3 と等しく選ばれている。構造用部材51の貫通孔53aの周囲の部分が破壊検知センサの第1部材10の一方の端面と接触し、構造用部材52の貫通孔53bの周囲の部分が破壊検知センサの第1部材10の他方の端面と接触している。
[破壊検知センサ]
図33は第13の実施の形態による破壊検知センサを示す。また、図34Aは第1部材10の詳細、図34Bは第2部材20の詳細を示す。この破壊検知センサは、特に圧縮破壊を検知するのに用いて好適なものであるが、曲げ破壊やせん断破壊やねじり破壊の検知に用いることもできる。
この破壊検知センサの破壊感度(許容変形量)の制御方法は第5の実施の形態と同様である。
この破壊検知センサを圧縮破壊の検知に適用する場合について説明する。図35AおよびBに示すように、破壊検知を行う構造用部材51、52間に破壊検知センサを第12の実施の形態と同様に設置する。ただし、この場合、構造用部材52には貫通孔53bは形成されていない。
[破壊検知システム]
図36は第14の実施の形態による破壊検知システムを示す。この破壊検知システムは第1の実施の形態による破壊検知センサを用いたものである。
破壊検知センサを第1の実施の形態と同様に、破壊を検知する構造物の構造用部材51、52に設けられた貫通孔53に取り付ける。また、破断状態表示装置310、破断情報送信装置320および受信装置330は所定の位置に設置する。
[破壊検知センサ]
図37は第15の実施の形態による破壊検知センサを示す。図37に示すように、この破壊検知センサは、中空部11を有する六角ボルト状の第1部材10と、第1部材10の中空部11に挿通された、ポテンショメータ400を挟んで設けられた前部20aと後部20bとからなる丸棒状の第2部材20とを有する。ポテンショメータ400の可動部400aは第1部材10に設けられた貫通孔に嵌め込まれており、第1部材10と一体になっている。
この破壊検知センサを第1の実施の形態と同様に、破壊検知を行う構造用部材51、52に設けられた貫通孔53に通して固定する。この状態におけるポテンショメータ400の一端と可動部400aとの間の長さをL’、そのときにポテンショメータ400により計測される抵抗をRとする。
例えば、道路の高架橋下においては、道路の土台の底面および側面に鉄板を設置し、その鉄板に補強用の鉄板をボルトやリベットで固定して補強を行うことがある。この場合、鉄板間に引張力が加わるため、長年の使用により経時劣化が生じて引張破壊が起きるおそれがある。このような場合に、必要な強度が得られる範囲で、少なくとも一つのボルトまたはリベットの代わりに、上述のいずれかの破壊検知センサを用いて両鉄板に設けた貫通孔に取り付け、破壊検知を行う。ボルトまたはリベットはそのままにして、破壊検知センサを取り付ける貫通孔をボルトまたはリベット以外の部分の両鉄板に設け、この貫通孔に破壊検知センサを取り付けてもよい。
例えば、道路標識は、道路に垂直に立てた支柱に横方向の円柱を互いに平行に2本、ボルトとナットにより取り付け、これらの円柱に標識ボードを取り付けることがある。この場合、これらの円柱は片持ち梁であり、長年の使用により経時劣化が生じて曲げ破壊が起きるおそれがある。そこで、これらの円柱の外周面に例えば第4の実施の形態による破壊検知センサを取り付けることにより、曲げ破壊の危険性を判断することができる。
例えば、鉄塔では、多数の等辺山型鋼(取り分け、断面がV字型またはL字型のもの)をボルトとナットで接合することにより骨組み構造が構成されることが多い。この場合、これらの接合部ではせん断力が働くため、長年の使用により経時劣化が生じてせん断破壊が起きるおそれがある。そこで、これらの接合部に例えば第1の実施の形態による破壊検知センサを取り付けることにより、せん断破壊の検知を行うことができる。
(1)引張破壊検知用破壊検知センサ
図40に破壊検知センサを構成する第1部材、第2部材および圧縮コイルばねの写真、図41にこれらの部品を用いて破壊検知センサを組み立てた状態の写真を示す。破壊検知センサの構成は第1の実施の形態と同様である。第1部材の各寸法は、L=90mm、L1 =40mm、L2 =65mm、L3 =10mm、L4 =15mm、D=20mm、D1 =6mm、D2 =12mm、D3 =16mmである。第1部材の頭部は直径が40mm、厚さが20mmである。第2部材の各寸法は、l=100mm、l1 =85mm、l2 =15mm、l3 =30mm、d=4mm、θ=60°、第2部材の先端から切欠きまでの長さは70mmである。第1部材の材質は構造用炭素鋼、第2部材の材質は脆性材料である鋳鉄である。
図50に破壊検知センサを構成する第2部材および圧縮コイルばねの写真、図51にこれらの部品と中空部を有する直方体状の第1部材とを用いて破壊検知センサを組み立てた状態の写真を示す。破壊検知センサの構成は第11の実施の形態と同様である。第1部材の材質は構造用炭素鋼、第2部材の材質は脆性材料である鋳鉄である。
第15の実施の形態による破壊検知センサを作製した。図56は使用したポテンショメータを示す。図57は破壊検知センサを構成する部品を示す。図58は第1部材の内部に収容されたポテンショメータの可動部が第1部材に設けられた貫通孔に嵌め込まれて外部に突出している様子を示す。図59は破壊検知センサを組み立てた状態を示す。図60は第1部材に引張力を加えながら変位を測定した結果を示す。図60に示すように、第1部材は、引張力を加えて約100秒間は弾性変形し、その後、塑性変形することが分かる。第1部材に引張力を加えて変形が開始すると、第1部材と一体となったポテンショメータの可動部が時間とともに移動することが観察された。変位量は、既に述べたように、ポテンショメータで測定された抵抗より、(L’1 −L’)α=R1 −Rの式に基づいて求められたものである。
Claims (3)
- 中空部を有する第1部材と、
上記第1部材の上記中空部に挿通された、ポテンショメータを挟んで設けられた前部と後部とからなる第2部材とを有し、
上記ポテンショメータの可動部は上記第1部材と一体になっており、
上記第2部材の上記前部の一端が上記第1部材に固定または拘束され、上記第2部材の上記後部の他端が上記第1部材に固定または拘束されていない破壊検知センサ。 - 第1部材と、一端が上記第1部材に固定または拘束され、他端が上記第1部材に固定または拘束されていない状態で上記第1部材と並列に設けられ、かつ上記第1部材の弾性変形または塑性変形中に破断する破断特性を有する第2部材と、上記第2部材の上記他端に上記一端と反対側に引張力を加える付勢機構とを有する破壊検知センサと、
上記第2部材の破断および/または変位を検出する破断および/または変位検出装置と、
上記破断および/または変位検出装置により検出された上記第2部材の破断および/または変位の情報を外部に報知および/または表示する報知および/または表示装置とを有する破壊検知システムであって、
中空部を有する第1部材と、
上記第1部材の上記中空部に挿通された、ポテンショメータを挟んで設けられた前部と後部とからなる第2部材とを有し、
上記ポテンショメータの可動部は上記第1部材と一体になっており、上記第2部材の上記前部の一端が上記第1部材に固定または拘束され、上記第2部材の上記後部の他端が上記第1部材に固定または拘束されていない破壊検知センサ
をさらに有することを特徴とする破壊検知システム。 - 複数の破壊検知センサを有し、
少なくとも一つの上記破壊検知センサが、
第1部材と、一端が上記第1部材に固定または拘束され、他端が上記第1部材に固定または拘束されていない状態で上記第1部材と並列に設けられ、かつ上記第1部材の弾性変形または塑性変形中に破断する破断特性を有する第2部材と、上記第2部材の上記他端に上記一端と反対側に引張力を加える付勢機構とを有する破壊検知センサである構造物であって、
少なくとも他の一つの上記破壊検知センサが、
中空部を有する第1部材と、
上記第1部材の上記中空部に挿通された、ポテンショメータを挟んで設けられた前部と後部とからなる第2部材とを有し、
上記ポテンショメータの可動部は上記第1部材と一体になっており、上記第2部材の上記前部の一端が上記第1部材に固定または拘束され、上記第2部材の上記後部の他端が上記第1部材に固定または拘束されていない破壊検知センサ
であることを特徴とする構造物。
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US5426973A (en) * | 1992-04-24 | 1995-06-27 | Florida Atlantic University | Methods for detection and prevention of concrete cracking and spalling associated with embedded metal corrosion |
US6487914B1 (en) * | 1995-09-14 | 2002-12-03 | Structural Integrity Monitoring Systems, Inc. | Structural monitoring sensor system |
US6181841B1 (en) * | 1995-09-14 | 2001-01-30 | Structural Integrity Monitoring Systems, Inc. | Structural monitoring sensor system |
CA2240664A1 (en) * | 1995-12-15 | 1997-07-03 | Structural Integrity Monitoring Systems | Structural monitoring sensor system |
US6647161B1 (en) * | 1995-12-15 | 2003-11-11 | Malcolm H. Hodge | Structural monitoring sensor system |
US5728943A (en) * | 1996-03-15 | 1998-03-17 | Northwest Pipeline Corporation | Method and system for detection and prevention of stress corrosion cracking in buried structures |
JPH11118637A (ja) * | 1997-10-15 | 1999-04-30 | Yoshihiro Funayama | センサーボルト |
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KR100623634B1 (ko) * | 2003-09-22 | 2006-09-13 | 김형윤 | 구조물의 건전상태 감시방법 |
US20160237804A1 (en) * | 2004-06-14 | 2016-08-18 | Stylianos Papadimitriou | Stress engineering assessment of risers and riser strings |
US7908928B2 (en) * | 2006-10-31 | 2011-03-22 | Caterpillar Inc. | Monitoring system |
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