JP6445090B2 - 加力試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、鋭角に交差して交点部で連結される２部材に対する加力試験装置に関するものである。

上階の床スラブ又は梁などの建物の構造体から吊りボルトによって吊り下げられた野縁受け及び野縁等からなる鋼製下地を有する吊り天井構造において、建物構造体の下面と鋼製下地との間に斜めにブレースが取り付けられることによって、耐震性が向上することが知られている（特許文献１，２など参照）。

一方、非特許文献１に開示されているように、吊りボルトとブレースとが所要の角度で交差する斜め部材の上端接合部の試験方法を実施するための加力ジグが知られている。

この加力ジグは、吊り元の躯体（床スラブ等）に相当するものとなっており、加力ジグは立ち上がり角度が45度の場合のみ試験できる設計となっている。またこの加力ジグを使用した試験装置では、ジャッキによる加力線と斜め部材の軸線との間にズレが生じている。

特許第４８４５２１２号公報 特許第４９６３４８４号公報

天井及びその部材・接合部の耐力・剛性の設定方法のための試験方法について その１ 接合部の試験方法、建材試験情報4'14、一般財団法人建材試験センター、平成２６年４月１日、Vol.50、pp.15-21

しかしながら実際の吊り天井構造においては、必ずしもブレースの立ち上がり角度が45度となる場合ばかりではなく、別の角度の試験を実施しなければならない場合がある。

また、試験装置の加力線と斜め部材の軸線との間にズレが生じていると、試験時に斜め部材の上端接合部に偏心荷重がかかり、構造性能を正しく検証できない可能性がある。さらに、吊り元と斜め部材の上端接合部となる金物との間に偏心が生じている場合、偏心を考慮できない非特許文献１の加力ジグでは実情を正確に再現できていないことになる。

そこで本発明は、様々な態様で鋭角に交差して交点部で連結される２部材に対して、実情に即した正確な試験を行うことが可能な加力試験装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の加力試験装置は、鋭角に交差して交点部で連結される２部材に対する加力試験装置であって、第１部材の交点部側の端部を固定させる反力架台部と、前記交点部と反対側となる第２部材の端部側に配置されて軸方向の荷重を作用させる加力部と、前記加力部によって載荷された荷重を計測する荷重計測部とを備え、前記反力架台部は前記第１部材と前記第２部材との交差角度に対応可能な角度調整機構を有していることを特徴とする。

ここで、前記加力部による荷重の作用方向と前記第２部材の軸線方向とを一致させるために前記反力架台部を水平方向に移動可能とする水平位置調整機構を有している構成とすることができる。

また、前記反力架台部は、底面部の両側縁から側壁が立ち上げられた下半部と、前記側壁のそれぞれに重ね合わせる垂れ壁及び前記垂れ壁間に架け渡されて前記第１部材を固定させる反力面部を有する上半部とを備え、前記角度調整機構は、前記下半部に対して前記上半部を重ね合わせる角度によって前記交差角度に対応可能となる構成とすることができる。

さらに、前記下半部及び前記上半部のいずれか一方には円弧状の円弧長穴が形成され、かつ他方には締結穴が形成され、前記締結穴と前記円弧長穴とに通したボルトによって前記上半部を重ね合わせる角度を固定する構成とすることができる。

また、前記荷重計測部はセンターホール型荷重計であって、前記第２部材の端部より細い軸力材に変換させる変換アダプタを介して前記センターホール型荷重計に接続させる構成とすることができる。

さらには、前記第１部材は、保護プレートを介して前記反力架台部に固定される構成とすることができる。また、前記第２部材は前記加力部を挟んだ上下の一対の前記荷重計測部に接続可能となる構成とすることができる。

このように構成された本発明の加力試験装置は、第１部材の交点部側の端部を固定させる反力架台部が、第１部材と第２部材との交差角度に対応可能な角度調整機構を有している。このため、様々な態様で鋭角に交差して交点部で連結される２部材に対して、実情に即した正確な試験を行うことができる。

また、加力部による荷重の作用方向と第２部材の軸線方向とを一致させるための水平位置調整機構を備えていれば、反力架台部を水平方向に移動させることで、実際の位置関係と同じ状態を容易に再現させることができる。

さらに、反力架台部が下半部に対して上半部を重ね合わせる角度によって交差角度に対応させる構成であれば、操作性に優れており、迅速に所望する角度に設定することができる。

特に、下半部及び上半部のいずれか一方に円弧状の円弧長穴を形成して角度を調整する機構であれば、無段階で角度の調整ができ、様々な交差角度に対応させることが可能になる。

また、センターホール型荷重計を使用する場合は、第２部材の端部より細い軸力材に変換させる変換アダプタを介して接続させる構成とすることで、高精度の計測器を使用することができるようになる。

さらに、保護プレートを介して第１部材を反力架台部に固定する構成であれば、試験によって反力架台部が損傷するのを防ぐことができる。また、反力架台部とは別体の保護プレートであれば、損傷しても簡単に交換することができる。

そして、加力部を挟んだ上下の一対の荷重計測部に第２部材を接続可能な構成とすることで、引張方向と圧縮方向との両方向の荷重を正確に計測することができる。

本発明の実施の形態の加力試験装置の構成を示した説明図である。 図１のＡ−Ａ矢視方向で見た加力試験装置の側面図である。 吊り天井構造の構成を例示した説明図である。 反力架台部の組み立て前の下半部を説明する図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図である。 反力架台部の組み立て前の上半部を説明する図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図である。 試験体を説明する図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。 ブレースの立ち上がり角度が48°のときの反力架台部の状態を示した説明図である。 ブレースの立ち上がり角度が53°のときの反力架台部の状態を示した説明図である。 ブレースの立ち上がり角度が60°で交点金物が偏心した位置に取り付けられているときの反力架台部の状態を示した説明図である。 実施例で説明する試験体を加力試験装置にセットした状態を説明する図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視方向で見た側面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１，２は本実施の形態の加力試験装置１の構成を説明するための図であり、図３は加力試験装置１によって斜め部材であるブレースＳ２の上端接合部の要素試験が行われる吊り天井構造Ｓの構成を例示して説明する図である。

吊り天井構造Ｓは、例えば体育館、集会場、災害応急対策の拠点となる公共施設、オフィスビルなどの様々な建物に設けられる。図３に示すように、建物の構造体となる梁や上階の床スラブＳ３の下面には、間隔を置いて複数の吊り材としての吊りボルトＳ１，・・・が吊り下げられており、吊りボルトＳ１の下端のハンガーＳ１１に鋼製下地となる野縁受け部Ｓ４が吊り下げられる。

そして、野縁受け部Ｓ４の軸方向に間隔を置いて、略直交する方向に向けて鋼製下地となる野縁部Ｓ５が取り付けられる。さらに平行に配置された複数の野縁部Ｓ５，・・・の下面には、石こうボードなどの天井板材Ｓ６が取り付けられる。さらに、野縁受け部Ｓ４と野縁部Ｓ５との交差部には、連結強度の高い補強クリップＳ７，Ｓ８が設置される。なお、図３では補強クリップＳ７，Ｓ８を使って鋼製下地を構成した場合を例示したが、一般のクリップを使用することもできる。

図３は、野縁受け部Ｓ４の軸方向に沿って側面視略Ｖ形に一対のブレースＳ２，Ｓ２が配置された状態を示している。一方、野縁部Ｓ５の軸方向に沿っても、側面視略Ｖ形に一対のブレースＳ２，Ｓ２を配置することができる。

このブレースＳ２の上端は、吊りボルトＳ１の上部に交点金物Ｓ２１を介して固定される。一方、ブレースＳ２の下端は、野縁受け部Ｓ４に取り付けられた接合金具Ｓ９に固定される。

この接合金具Ｓ９は、ブレースＳ２の下端が固定できるものであればいずれの形態のものでもよく、公知の金具が使用できる。また、ブレースＳ２の下端を、天井面側の鋼製下地となる野縁受け部Ｓ４や野縁部Ｓ５などに、直接固定することもできる。

ここで、ブレースＳ２が床スラブＳ３の下面となす角度を立ち上がり角度θ２とする。一方、交差する吊りボルトＳ１とブレースＳ２とがなす角度を交差角度θ１とする。さらに、吊りボルトＳ１とブレースＳ２との交点部となる交点金物Ｓ２１と床スラブＳ３の下面との距離を、偏心距離ｅとする。

この種の天井の構造性能の検証方法としては、ユニット試験、要素試験が知られている。本実施の形態の加力試験装置１は、例えば上述したような吊り天井構造Ｓの斜め部材（ブレースＳ２）の上端接合部の構造性能を検証するのに適した要素試験装置である。具体的には、図３に例示されたようなブレースＳ２の上端接合部の構造性能を確認するための要素試験などに使用される。図３に例示された吊り天井構造Ｓにおいては、ブレースＳ２の上端は、床スラブＳ３に上端が固定された吊りボルトＳ１に上端接合部金物となる交点金物Ｓ２１によって接合されている。

そして、以下では本実施の形態の加力試験装置１を使用した「斜め部材の上端接合部の構造性能を検証するための、斜め部材上端接合部試験体の要素試験」を例に説明を行う。

吊り天井構造Ｓの吊りボルトＳ１による吊り長さは、設計により様々であり、その際、吊り元となる床スラブＳ３の下面とブレースＳ２の立ち上がり角度θ２も変化する。また、床スラブＳ３の下面とブレースＳ２の交点金物Ｓ２１との間にすき間（偏心距離ｅ）が空き、偏心が生じる場合がある。

そこで、立ち上がり角度θ２、換言すれば吊りボルトＳ１とブレースＳ２とが交差する交差角度θ１を変動させることが可能な加力試験装置１が必要となる。要するに、本実施の形態の加力試験装置１は、設計条件により変動する立ち上がり角度θ２（交差角度θ１）、及び吊り元（床スラブＳ３）と斜め部材（ブレースＳ２）の上端接合部金物（交点金物Ｓ２１）との間に偏心が生じた場合の偏心距離ｅに対応できる試験装置である。

まず、吊り天井構造Ｓの吊りボルトＳ１、ブレースＳ２及び交点金物Ｓ２１を模した試験体Ｍについて、図６を参照しながら説明する。図６（ｂ）に示すように、加力試験装置１に試験体Ｍをセットする際には、第１部材となる吊りボルトＭ１の方を斜めに配置する。吊りボルトＭ１は、軸線Ｘ１方向に延伸される吊りボルトＳ１を模した軸力材である。

これに対して、第２部材となるブレースＭ２は、鉛直に立てて配置する。ブレースＭ２は、軸線Ｘ２方向に延伸されるブレースＳ２を模した軸力材である。そして、鋭角に交差する吊りボルトＭ１とブレースＭ２の下端Ｍ２１とを交点部において交点金物Ｍ３で連結させる。なお、交点金物Ｍ３は図示した構成に限定されるものではなく、吊りボルトＭ１の上端又はその周辺にブレースＭ２を連結させる機能を有しているものであればよい。

このような試験体Ｍに対して、引張、圧縮又はそれらの荷重の繰り返し載荷試験が加力試験装置１によって行われる。この加力試験装置１は、図１，２に示すように、吊りボルトＭ１の交点金物Ｍ３側の端部となる下端Ｍ１１を固定させる反力架台部２と、交点金物Ｍ３と反対側となるブレースＭ２の端部（上端Ｍ２２）側に配置されて軸方向の荷重を作用させる加力部となるクロスヘッド４１と、クロスヘッド４１によって載荷された荷重を計測する荷重計測部（３Ａ，３Ｂ）とによって主に構成される。

クロスヘッド４１は、加力試験装置１の載荷部分を構成する万能試験機４に設けられている。万能試験機４は、ベースとなる基礎部４３と、その基礎部４３上に間隔を置いて立てられる柱部４２，４２と、柱部４２，４２の上端間に架け渡される梁部４４と、基礎部４３と梁部４４との間で上下動する梁部４４に平行なクロスヘッド４１とによって主に構成される。すなわち、柱部４２，４２に沿ってクロスヘッド４１を上昇させると、クロスヘッド４１に接続された試験体Ｍには引張力が作用し、柱部４２，４２に沿ってクロスヘッド４１を下降させると、クロスヘッド４１に接続された試験体Ｍには圧縮力が作用することになる。

クロスヘッド４１を介して試験体Ｍに載荷された荷重の大きさは、クロスヘッド４１の上側、下側又は両方に配置された荷重計測部（３Ａ，３Ｂ）によって計測される。本実施の形態では、クロスヘッド４１を挟んだ上下に一対の荷重計測部（３Ａ，３Ｂ）を配置する場合について説明する。

詳細にはクロスヘッド４１の上側に、センターホール型荷重計である引張用ロードセル３Ａを配置する。そして、クロスヘッド４１の下側には、センターホール型荷重計である圧縮用ロードセル３Ｂを配置する。

センターホール型荷重計は、センターホールを通したボルトやロッドなどの軸力材と加圧板３１やナット３２を介して接続されており、作用した圧縮力の大きさをひずみゲージなどの検出素子によって検出させる計測器である。

引張用ロードセル３Ａ及び圧縮用ロードセル３Ｂの上下には、加圧板３１，３１がそれぞれ配置される。引張用ロードセル３Ａによって試験体Ｍに作用した引張力を計測するときには、万能試験機４のクロスヘッド４１を上昇させて、上方の加圧板３１をナット３２（図１参照）に接触させることで引張用ロードセル３Ａに引張力に相当する圧縮力を導入させる。他方、圧縮用ロードセル３Ｂによって試験体Ｍに作用した圧縮力を計測するときには、ナット３２を緩めて万能試験機４のクロスヘッド４１を下降させる。

引張用ロードセル３Ａは、センターホールの口径が小さいほど、分解能が高く高精度の測定が行えるようになる。他方、圧縮用ロードセル３Ｂ周辺の圧縮側は、座屈が起きない程度の太径の部材で構成しておく必要がある。

そこで、引張用ロードセル３Ａと圧縮用ロードセル３Ｂの両方を配置する場合には、例えば図６に示すような変換アダプタ３４を使用する。変換アダプタ３４は、試験体Ｍ側の上部ジグ３５に固定される長ナット３４２と、その長ナット３４２にねじ込まれる太径（例えばM24）の変換ボルト３４０と、変換ボルト３４０の内空に刻まれた雌ねじ溝にねじ込まれる細径（例えばM16）の細ボルト３４１とによって主に構成される。

変換ボルト３４０は、長ナット３４２よりも長く形成されており、長ナット３４２の上方に突出した変換ボルト３４０の外周には、ナット３３，３３がねじ込まれる。また、変換アダプタ３４の長ナット３４２が溶接接合される上部ジグ３５は、取付ボルト３５１，・・・によって試験体ＭとなるブレースＭ２の上端Ｍ２２に連結される。

そして、ナット３３より上方に延伸された軸力材となる細ボルト３４１は、圧縮用ロードセル３Ｂのセンターホールを通ってクロスヘッド４１の貫通穴４１１を通過し、引張用ロードセル３Ａを通り抜けて、加圧板３１上ではナット３２が装着される（図１，２参照）。このようにして、試験体Ｍを圧縮用ロードセル３Ｂと引張用ロードセル３Ａの両方に接続可能な構成とすることができる。

試験体Ｍの下端を固定させる反力架台部２は、吊りボルトＭ１とブレースＭ２との様々な交差角度θ１に対応可能な角度調整機構を有している。詳細には、反力架台部２は、基礎部４３上に設置される下半部２１と、その上に重ね合わせる上半部２２とによって、主に構成される。

図４に、下半部２１のみの正面図、側面図及び平面図を示した。下半部２１は、基礎部４３に固定させる底面部２１１と、底面部２１１の両側縁から立ち上げられる側壁２１２，２１２とによって主に構成される。

底面部２１１は、図４（ｃ）に示すように、平面視長方形の鋼板などによって形成される。底面部２１１には、長方形の長辺と略平行に延びる長穴２１５，２１５が短辺方向に間隔を置いて２列に穿孔されている。この長穴２１５，２１５は、長手方向となる水平方向に反力架台部２を移動可能とするための水平位置調整機構を構成する。

一方、側壁２１２は、図４（ａ）に示すように、側面視台形状に形成される。側壁２１２は、台形の高さとなる長さが底面部２１１の長辺の長さより短く、上底と下底が鉛直方向に延びるように底面部２１１上に取り付けられる。

また、側壁２１２の台形で言う下底側には、下半部２１に対して上半部２２を重ね合わせる角度を変更する際の中心となる支点穴２１３が穿孔される。また、側壁２１２の上底側には、上半部２２を所望する角度で固定させるための締結穴２１４が穿孔される。

図５には、上半部２２のみの正面図、側面図及び平面図を示した。上半部２２は、吊りボルトＭ１の下端Ｍ１１を固定させる反力面部２２１と、反力面部２２１の両側縁から垂下される垂れ壁２２２，２２２とによって主に構成される。

反力面部２２１は、図５（ｃ）に示すように、平面視長方形の鋼板などによって形成される。反力面部２２１には、吊りボルトＭ１の下端Ｍ１１を挿し込む固定穴２２５が穿孔される。この固定穴２２５には、雌ねじ溝を刻み、吊りボルトＭ１の下端Ｍ１１をねじ込んで実際の吊り天井構造Ｓと同じ固定態様にさせることができる。

一方、垂れ壁２２２は、図５（ａ）に示すように、側面視台形状に形成される。側面視台形である垂れ壁２２２の下底側には、下半部２１に対して上半部２２を重ね合わせる角度を変更する際の中心となる支点穴２２３が穿孔される。また、垂れ壁２２２の上底側には、上半部２２を所望する角度に変更させるための円弧長穴２２４が穿孔される。すなわち、円弧状に成形された円弧長穴２２４の範囲であれば、任意の角度に上半部２２を傾けることができる。この円弧長穴２２４と締結穴２１４との関係は、上半部２２と下半部２１とで、上記説明と反対にして設けることもできる。

そして、図１，２に示すように、反力架台部２は、底面部２１１の下面を基礎部４３の上面に接触させた下半部２１に対して、上半部２２を覆い被せるようにして組み立てる。

下半部２１の側壁２１２，２１２の外側にそれぞれ上半部２２の垂れ壁２２２，２２２が重ね合わされ、支点穴２１３，２２３に通した支点ボルト２４によって両者は連結される。

また、円弧長穴２２４と締結穴２１４にも締結ボルト２５が通される。上半部２２の垂れ壁２２２を、下半部２１の側壁２１２よりも薄い鋼板によって形成しておくことで、下半部２１及び上半部２２の製作精度が低くても、支点ボルト２４及び締結ボルト２５を締め付けることで、垂れ壁２２２を側壁２１２に密着させて角度を強固に固定させることができるようになる。

一方、下半部２１の底面部２１１の長穴２１５には、基礎部４３に向けて設置ボルト２３が挿し込まれる。下半部２１は、長穴２１５の範囲内で水平方向に移動させることができるので、反力架台部２に固定された試験体ＭのブレースＭ２が鉛直方向に向く位置に調整した後に、設置ボルト２３を締結して反力架台部２を基礎部４３に固定させる。要するに、ブレースＭ２の軸線Ｘ２を万能試験機４の加力線と容易に一致させることができる。

図７−図９に、様々な交差角度θ１となる試験体Ｍの設置例を示した。なお、図面には、反力面部２２１とブレースＭ２との間の立ち上がり角度θ２を数値（４８°、５３°、６０°）で例示している。

図２に示すように、吊りボルトＭ１の下端Ｍ１１は、反力面部２２１上に設置された長方形の保護プレート２６を通って反力面部２２１に挿し込まれ、図７に示すように下方に突出される下端Ｍ１１は、雌ねじ溝を刻んだ固定穴２２５とナットＭ１２によって反力架台部２に固定される。

ブレースＭ２の下端Ｍ２１には、ボルトＭ３１によって交点金物Ｍ３が取り付けられている。交点金物Ｍ３は、吊りボルトＭ１を収容する箇所が窪んだ一対の金具板によって形成されており、吊りボルトＭ１を挟んでボルトＭ３１，３１で締結することによって挟持させる。

図７は、ブレースＭ２の立ち上がり角度θ２が比較的に小さい場合を再現している。加力試験装置１では、ブレースＭ２は荷重の作用方向となる鉛直方向に常に向けられているため、上半部２２を起き上がり方向に傾けて、ブレースＭ２と吊りボルトＭ１との交差角度θ１に対応させる。

図８は、ブレースＭ２の立ち上がり角度θ２が図７よりも少し大きい場合を再現している。さらに図９は、ブレースＭ２の立ち上がり角度θ２が最大の場合を再現している。すなわち、円弧長穴２２４の端に締結ボルト２５が位置しているので、ブレースＭ２と吊りボルトＭ１との交差角度θ１はこれよりも小さくすることができない。

また、図９の設置例では、交点金物Ｍ３の偏心距離ｅも再現されている。すなわち、床スラブＳ３の下面に該当する反力面部２２１から偏心距離ｅの位置に交点金物Ｍ３が配置される場合を再現した設置例となる。

加力試験装置１によって試験体Ｍによる要素試験を行う場合は、引張用ロードセル３Ａ及び圧縮用ロードセル３Ｂによって、載荷された荷重の大きさが計測される。

さらに、図１，２，６に示すように、変位計測部５における鉛直方向の変位も測定される。変位計測部５では、矢印で模式的に図示した変位計５１によって、鉛直方向の変位が計測される。

変位計５１には、例えば50mmまでの変位の計測が可能な高感度変位計が使用できる。例えば、試験体Ｍの側面から水平に張り出された板状の変位計測部５に、伸縮する変位計５１の先端を接触させることで変位計測を行うことができる。図６（ａ）に示すように、試験体Ｍを挟んで両側に配置される変位計５１，５１は、軸線Ｘ２を中心に等距離に配置される。また、変位計５１は、反力架台部２が鋼製の場合は、マグネットスタンドなどによって簡単に取り付けることができる。

次に、本実施の形態の加力試験装置１の作用について説明する。

このように構成された本実施の形態の加力試験装置１は、吊りボルトＭ１の下端Ｍ１１を固定させる反力架台部２が、吊りボルトＭ１とブレースＭ２との交差角度θ１に対応可能な角度調整機構を有している。このため、様々な態様で鋭角に交差して交点部で連結される２部材（Ｍ１，Ｍ２）に対して、実情に即した正確な試験を行うことができる。

また、クロスヘッド４１による荷重の作用方向とブレースＭ２の軸線Ｘ２方向とを一致させるための水平位置調整機構を備えているので、反力架台部２を長穴２１５の範囲内で水平方向に移動させることで、実際の位置関係と同じ状態を容易に再現させることができる。要するに、加力試験装置１の加力線とブレースＭ２の軸線Ｘ２との間にズレが生じないように一致させることができる。

さらに、反力架台部２が下半部２１に対して上半部２２を重ね合わせる角度によって交差角度θ１に対応させる構成であれば、スライドさせるだけでよく操作性に優れており、迅速に所望する角度に設定することができる。

特に、上半部２２に円弧長穴２２４を形成してその円弧の範囲内で角度を調整する機構であれば、無段階で角度の調整ができ、様々な交差角度θ１に対応させることが可能になる。

また、センターホール型荷重計を引張用ロードセル３Ａとして使用する場合は、ブレースＭ２の上端Ｍ２２より細い細ボルト３４１に変換させる変換アダプタ３４を介して接続させる構成とすることで、高精度の計測器を使用することができるようになる。

さらに、保護プレート２６を介して吊りボルトＭ１の下端Ｍ１１を反力架台部２の反力面部２２１に固定する構成であれば、試験時に載荷させた荷重によって反力架台部２が損傷するのを防ぐことができる。すなわち、吊りボルトＭ１の下端Ｍ１１付近に載荷によってねじれが生じると、交点金物Ｍ３などが反力面部２２１に接触して損傷させるおそれがある。そのような場合にでも、保護プレート２６が介在されていれば、保護プレート２６が損傷するだけで、反力面部２２１の損傷を防ぐことができる。また、反力架台部２とは別体の保護プレート２６であれば、損傷しても簡単に交換することができる。

そして、加力部となるクロスヘッド４１を挟んだ上下の一対の引張用ロードセル３Ａと圧縮用ロードセル３ＢにブレースＭ２の上端Ｍ２２を接続可能な構成とすることで、引張方向と圧縮方向との両方向の荷重を正確に計測することができる。

以下、前記実施の形態で説明した加力試験装置１を使用して行われる吊り天井構造Ｓの要素とは別の試験体Ｈによる試験について、図１０を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語又は同一符号を用いて説明する。

本実施例では、例えば鉄骨の柱間にブレースが斜め部材として架け渡される建物などの構造物の側面部に設けられる接合部の要素試験について説明する。すなわち、鋭角に交差して交点部で連結される２部材は、柱材Ｈ１とブレースＨ２であり、それらの上端又は下端の交点部周辺の要素試験となる。

本実施例の試験体Ｈは、第１部材となる柱材Ｈ１の方を斜めに配置する。柱材Ｈ１は、軸線Ｙ１方向に延伸される鉄骨柱を模した軸力材である。この柱材Ｈ１は、例えばＨ形鋼によって形成されている。

これに対して、第２部材となるブレースＨ２は、鉛直に立てて配置する。ブレースＨ２は、軸線Ｙ２方向に延伸される斜め部材を模した軸力材である。そして、鋭角に交差する柱材Ｈ１とブレースＨ２の下端Ｈ２１とを交点部となる交点プレートＨ３で連結させる。

交点プレートＨ３は、５角形状のガセットプレートで、柱材Ｈ１のウエブに溶接によって接合される。また、柱材Ｈ１の交点プレートＨ３側の端部となる下端プレートＨ１１を、アンカーボルトＨ１２によって反力架台部２の反力面部２２１に固定する。

また、交点プレートＨ３には、ブレースＨ２の下端Ｈ２１をボルトで接合し、交点プレートＨ３と反対側となるブレースＨ２の端部（上端Ｈ２２）側は、上部ジグ３５や変換アダプタ３４を介して加力部となるクロスヘッド４１に接続させる。

ここでブレースＨ２は、柱材Ｈ１の偏心した位置に取り付けられた交点プレートＨ３に接合されている。このような場合、鉛直方向の偏心距離により偏心モーメントが作用してアンカーボルトＨ１２に大きな引張力が生じることがある。また、水平方向の偏心距離により柱のねじりモーメントとなる偏心モーメントが生じ、アンカーボルトＨ１２が変形するような応力が発生することがある。このため、実情に即した正確な試験体Ｈを使って、要素試験で構造性能の検証を行う必要がある。

このように柱材Ｈ１とブレースＨ２とが様々な交差角度で交差していても、さらには偏心した位置の交点部で連結されていても、加力試験装置１を使ってそれらの実情に対応した検証試験を行うことができる。要するに、鋭角に交差して交点部で連結される２部材であれば、柱材Ｈ１とブレースＨ２など、吊り天井構造Ｓ以外の接合部に対しても、実情を正確に再現した試験を行うことができる。

なお、実施例のこの他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるため説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態では、側面視略Ｖ字形にブレースＳ２が配置された吊り天井構造Ｓを例について説明したが、これに限定されるものではなく、側面視略Ｘ字形に斜め部材が配置された場合などの試験にも適用することができる。また、鋼製下地在来工法の天井を耐震化する場合だけでなく、システム天井に斜め部材等を導入する場合にも、加力試験装置１を使用した精度の高い検証試験を行うことができる。

また、前記実施の形態では、万能試験機４のクロスヘッド４１を加力部として説明したが、これに限定されるものではなく、油圧ジャッキなどが加力部となる構成であってもよい。

さらに、前記実施の形態では、円弧長穴２２４によって無段階に角度を変更できる反力架台部２の構成について説明したが、これに限定されるものではなく、円弧方向に間隔を置いて複数のボルト穴を設ける構成とすることで、予め決められた複数の角度に迅速に切り替えることができるようになる。

また、前記実施の形態では、下半部２１の底面部２１１に長穴２１５を設けて水平位置調整機構としたが、これに限定されるものではなく、例えば基礎部４３にガイドレールを取り付けて、それに沿って移動と固定が可能となる水平位置調整機構とすることもできる。

１ 加力試験装置
２ 反力架台部
２１ 下半部
２１１ 底面部
２１２ 側壁
２１４ 締結穴
２１５ 長穴（水平位置調整機構）
２２ 上半部
２２１ 反力面部
２２２ 垂れ壁
２２４ 円弧長穴
２６ 保護プレート
３Ａ 引張用ロードセル（荷重計測部、センターホール型荷重計）
３Ｂ 圧縮用ロードセル（荷重計測部、センターホール型荷重計）
３４ 変換アダプタ
３４１ 細ボルト（軸力材）
４１ クロスヘッド（加力部）
θ１ 交差角度
Ｍ 試験体
Ｍ１ 吊りボルト（第１部材）
Ｍ１１ 下端（端部）
Ｍ２ ブレース（第２部材）
Ｍ２２ 上端（端部）
Ｍ３ 交点金物（交点部）
Ｈ 試験体
Ｈ１ 柱材（第１部材）
Ｈ１１ 下端プレート（端部）
Ｈ２ ブレース（第２部材）
Ｈ２２ 上端（端部）
Ｈ３ 交点プレート（交点部）

Claims (7)

1. 鋭角に交差して交点部で連結される２部材に対する加力試験装置であって、
   第１部材の交点部側の端部を固定させる反力面部を有する反力架台部と、
   前記交点部と反対側となる第２部材の端部側に配置されて軸方向の荷重を作用させる加力部と、
   前記加力部によって載荷された荷重を計測する荷重計測部とを備え、
   前記反力架台部は前記第１部材と前記第２部材との交差角度に対応可能な角度調整機構を有するとともに、前記反力面部には前記第１部材の端部をねじ込んで固定するための雌ねじ溝を有する固定穴が穿孔されていることを特徴とする加力試験装置。
2. 前記加力部による荷重の作用方向と前記第２部材の軸線方向とを一致させるために前記反力架台部を水平方向に移動可能とする水平位置調整機構を有していることを特徴とする請求項１に記載の加力試験装置。
3. 前記反力架台部は、底面部の両側縁から側壁が立ち上げられた下半部と、前記側壁のそれぞれに重ね合わせる垂れ壁及び前記垂れ壁間に架け渡されて前記第１部材を固定させる前記反力面部を有する上半部とを備え、
   前記角度調整機構は、前記下半部に対して前記上半部を重ね合わせる角度によって前記交差角度に対応可能となることを特徴とする請求項１又は２に記載の加力試験装置。
4. 前記下半部及び前記上半部のいずれか一方には円弧状の円弧長穴が形成され、かつ他方には締結穴が形成され、前記締結穴と前記円弧長穴とに通したボルトによって前記上半部を重ね合わせる角度を固定することを特徴とする請求項３に記載の加力試験装置。
5. 前記荷重計測部はセンターホール型荷重計であって、前記第２部材の端部より細い軸力材に変換させる変換アダプタを介して前記センターホール型荷重計に接続させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の加力試験装置。
6. 前記第１部材は、保護プレートを介して前記反力面部に固定されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の加力試験装置。
7. 前記第２部材は前記加力部を挟んだ上下の一対の前記荷重計測部に接続可能となることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の加力試験装置。