JP6546075B2 - Detection method - Google Patents
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Description
本発明は、検出方法に関する。 The present invention relates to a detection method.
鉄筋コンクリート構造物は、圧縮に強いコンクリートと引張に強い鉄筋との複合構造物であって、鉄筋がコンクリートにより防食されている。しかし、鉄筋コンクリート構造物のコンクリートにひびが発生すると、コンクリートの中性化により鉄筋の腐食が進行し、また、コンクリート自身の強度の低下により、鉄筋に局所的に応力が集中して鉄筋コンクリート構造物の寿命の低下につながるおそれがある。したがって、鉄筋コンクリート構造物の維持管理において、コンクリートのひびの早期発見が求められている。 The reinforced concrete structure is a composite structure of compressive-strength concrete and tensile-strength reinforcement, and the reinforcement is protected by concrete. However, when a crack occurs in the concrete of the reinforced concrete structure, the corrosion of the reinforcing steel proceeds due to the neutralization of the concrete, and the stress is concentrated locally on the reinforcing steel due to the decrease in the strength of the concrete itself. It may lead to a decrease in life. Therefore, in the maintenance of reinforced concrete structures, early detection of cracks in concrete is required.
従来、ひび割れにより変色するセンサを用いたり、コンクリート表面にデジタルカメラによる画像処理を行ったりして、視覚的にひびが検出されていた(非特許文献1,2参照)。しかしながら、センサを用いる場合には、ひびの発見は、センサの点検間隔に依存していた。また、デジタルカメラを用いる場合、撮影範囲に制限があることやデータ蓄積および画像処理のコストが問題であった。そこで、視覚的なひびの検出に代えて、コンクリートのひびの発生が予測される位置にひずみゲージを貼付してひずみの変化をモニタしてひびを検出する技術が提案されている。
Conventionally, cracks have been detected visually by using a sensor that changes color due to cracking or performing image processing on a concrete surface with a digital camera (see Non-Patent
しかしながら、ひずみゲージを用いる場合、ひびを検出可能な範囲はひずみゲージの貼付位置の範囲に限定される。一方、ひずみゲージによるひずみの測定値はゲージ長に対する割合で出力される。すなわち、例えば発生したひびの幅が0.1mmである場合に、ゲージ長1mmのひずみゲージによる変位量の測定値は10%となり、ゲージ長60mmのひずみゲージによる変位量の測定値は約0.1%となる。そのため、ひずみゲージのサイズを大きくするほど、ひびの検出感度が低下する。 However, when a strain gauge is used, the range in which a crack can be detected is limited to the range of the application position of the strain gauge. On the other hand, the measured value of strain by the strain gauge is output as a ratio to the gauge length. That is, for example, when the width of the generated crack is 0.1 mm, the measured value of displacement by a strain gauge of 1 mm in gauge length is 10%, and the measured value of displacement by a strain gauge of 60 mm in gauge length is about 0. It will be 1%. Therefore, as the size of the strain gauge is increased, the crack detection sensitivity decreases.
また、測定されるひずみの変動には、ひびの発生による変動の他、コンクリートの熱膨張や風圧等によるコンクリート表面の伸縮による継時的な変動も含まれるため、ひびの発生によるひずみの変動を特定することは困難であった。 In addition, since the variation in strain to be measured includes variation over time due to expansion and contraction of the surface of the concrete due to thermal expansion and wind pressure of concrete as well as variation due to occurrence of crack, variation in strain due to occurrence of crack is It was difficult to identify.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、鉄筋コンクリート構造物の表面のコンクリートに発生する広範囲のひびの検出を容易かつ高確度に行うことを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to easily and accurately detect a wide range of cracks occurring in concrete on the surface of a reinforced concrete structure.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る検出方法は、鉄筋コンクリートの表面のコンクリートの引張応力がかかる直線上の複数個所に設置されたひずみゲージを用いて各ひずみゲージの設置位置のひずみを測定する測定工程と、測定された複数個所のひずみのうちいずれかの変化の挙動が異なる場合に、ひびが発生していると判定する判定工程と、を含んだことを特徴とする。 To solve the above problems and to achieve the object, the detection method of the present invention uses a strain gauge installed at a plurality of locations on the line take concrete tensile stress on the surface of the reinforced concrete of each strain gauge A measuring step of measuring the strain at the installation position, and a judging step of judging that a crack is generated when the behavior of any change in the measured strain at a plurality of points is different. I assume.
本発明によれば、鉄筋コンクリート構造物の表面のコンクリートに発生する広範囲のひびの検出を容易かつ高確度に行うことができる。 According to the present invention, detection of a wide range of cracks occurring in concrete on the surface of a reinforced concrete structure can be easily and accurately performed.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by this embodiment. Further, in the description of the drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals.
まず、本実施形態に係る検出方法の概要について説明する。本実施形態の検出方法は、測定工程と判定工程とを含む。測定工程では、鉄筋コンクリート構造物の表面のコンクリートの引張応力がかかる直線上の複数個所に設置された変位測定計を用いて各変位測定計の設置位置の変位が測定される。判定工程では、測定された複数個所の変位のうちいずれかの変化の挙動が異なる場合に、ひびが発生していると判定される。以下、図1を参照して各工程について詳細に説明する。なお、本実施形態では、変位測定計としてひずみゲージが適用される。すなわち、鉄筋コンクリート構造物の表面にひずみゲージが貼付され、貼付位置のひずみが測定される。 First, an outline of a detection method according to the present embodiment will be described. The detection method of the present embodiment includes a measurement step and a determination step. In the measurement process, the displacement of the installation position of each displacement measurement meter is measured using the displacement measurement meters installed at a plurality of points on the straight line where the tensile stress of the concrete on the surface of the reinforced concrete structure is applied. In the determination step, it is determined that a crack has occurred if the behavior of any change among the measured displacements at a plurality of locations is different. Each step will be described in detail below with reference to FIG. In the present embodiment, a strain gauge is applied as a displacement measurement meter. That is, a strain gauge is attached to the surface of the reinforced concrete structure, and the strain at the attachment position is measured.
[測定工程]
測定工程では、鉄筋コンクリート構造物の表面のコンクリートの引張応力がかかる直線上の複数個所にひずみを測定するひずみゲージが貼付され、各ひずみゲージの貼付位置のひずみが測定される(ステップS1)。ひずみゲージの貼付位置として、鉄筋コンクリート構造物に想定される荷重負荷方向を予測して、表面のコンクリートの引張応力がかかる直線上の2個所以上が決定される。ひずみゲージは、3個所以上に貼付されてもよい。
[Measurement process]
In the measurement process, strain gauges for measuring strain are attached to a plurality of locations on a straight line where tensile stress of concrete on the surface of the reinforced concrete structure is applied, and the strain at the application position of each strain gauge is measured (step S1). As the application position of the strain gauges, the load application direction assumed for the reinforced concrete structure is predicted, and two or more places on the straight line to which the tensile stress of the surface concrete is applied are determined. The strain gauges may be attached to three or more places.
ここで、用いられるひずみゲージは特に限定されず、箔ひずみゲージ、線ひずみゲージ、または半導体ひずみゲージ等のいずれでもよい。本実施形態では、箔ひずみゲージが適用される。このひずみゲージ1は、図2に例示するように、薄い絶縁体のベース上に所定のゲージ長の範囲にジグザグ形状にレイアウトされた金属箔が取り付けられ、変形による電気抵抗の変化を測定してひずみに換算する。
Here, the strain gauge used is not particularly limited, and may be any of a foil strain gauge, a linear strain gauge, a semiconductor strain gauge, and the like. In the present embodiment, a foil strain gauge is applied. In this
なお、上述したように、ひずみゲージ1によるひずみの測定値はゲージ長に対する割合で出力される。すなわち、例えば発生したひびの幅が0.1mmである場合に、ゲージ長1mmのひずみゲージによる変位量の測定値は10%となり、ゲージ長60mmのひずみゲージによる変位量の測定値は約0.1%となる。そのため、ひずみゲージ1のゲージ長すなわちサイズを大きくするほど、ひびの検出感度が低下する。
As described above, the measured value of strain by the
また、ひずみゲージ1のひびによるひずみの検出範囲は、図3に例示するように、ひずみゲージ1を測定対象物であるコンクリート2に貼付した場合、ひずみゲージ1の貼付位置の直下および近傍に限定される。したがって、ひずみゲージ1の貼付位置から離れた位置はひびによるひずみの検出範囲外となる。
In addition, the detection range of the strain due to the crack of the
[判定工程]
判定工程では、測定された複数個所のひずみのうちいずれかの変化の挙動が異なる場合に、ひびが発生していると判定される。なお、このひずみの判定工程は、例えば、メモリに記憶された処理プログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)等を用いて実現される演算装置が、ステップS1の処理で測定されたひずみの入力を受け付けて実行する。
[Determination process]
In the determination step, it is determined that a crack has occurred if the behavior of any change among the measured strains at a plurality of points is different. In this distortion determination step, for example, an arithmetic unit realized using a CPU (Central Processing Unit) or the like that executes a processing program stored in the memory receives the distortion input measured in the processing of step S1. Accept and execute.
ここで、まず、図4を参照して、ひびの発生する位置とひずみゲージ1により測定されるひずみの変動すなわち変化の挙動との関係について説明する。図4(a)に例示するように、コンクリート2の表面にひずみゲージ1が貼付された状態でコンクリート2が伸長する場合を想定する。この場合に、図4(b)に例示するように、ひずみゲージ1の貼付位置の直下にひびが発生すれば、ひびが伸長して測定されるひずみが増加する。一方、図4(c)に例示するように、ひずみゲージ1の直下以外の近傍にひびが発生すれば、発生したひびが伸長することにより、ひずみゲージ1の直下ではコンクリート2が収縮し、測定されるひずみは減少する。
Here, first, with reference to FIG. 4, the relationship between the position at which a crack is generated and the behavior of fluctuation or change in strain measured by the
図5は、図4(b)に例示したように、1つのひずみゲージ1の直下でひびが発生した場合のひずみの変化の挙動を例示した図である。この場合に、図5に破線間の領域の白抜き矢印で示すように、ひずみが急増する。ただし、ひずみゲージ1が1つしかない場合には、ひずみの急増がひびの発生によるものか、熱膨張や風圧等による継時的なものかの判別が困難である。
FIG. 5 is a diagram illustrating the behavior of the change in strain when a crack occurs immediately below one
一方、図6は、2つのひずみゲージ1によるひずみの変化の挙動を例示した図である。図6には、ひびが一方のひずみゲージ1の直下かつ他方のひずみゲージ1の直下以外の近傍に発生した場合のひずみの変化の挙動が例示されている。すなわち、直下にひびが発生したひずみゲージ1では、図6に白抜き矢印aで示すように、破線間の領域でひずみが急増する。一方、直下以外にひびが発生したひずみゲージ1では、図6に白抜き矢印bで示すように、同一の破線間の領域でひずみが急減する。このように、複数のひずみゲージ1の直下および近傍でひびが発生すれば、同一の領域で異なるひずみの変化の挙動が示される。
On the other hand, FIG. 6 is a diagram illustrating the behavior of change in strain due to two
熱膨張や一時的な風圧等による継時的なひずみの変動においては、鉄筋コンクリート構造物の全体のすべてのひずみがほぼ均一な挙動を示す。一方、ひびの発生によるひずみの変動においては、上述したように、複数個所のひずみの間で局所的に増減が逆転する。したがって、複数個所のひずみのうちいずれかの変化の挙動が異なる場合には、ひびが発生していることが明確に検出される。 In the case of continuous strain fluctuation due to thermal expansion or temporary wind pressure etc., all strain of the entire reinforced concrete structure exhibits almost uniform behavior. On the other hand, in the strain fluctuation due to the occurrence of a crack, as described above, the increase and decrease are locally reversed between the strains at a plurality of points. Therefore, when the behavior of any change in the strain at a plurality of points is different, it is clearly detected that a crack has occurred.
そこで、本実施形態の判定工程では、ステップS1の処理で測定された複数個所のひずみの変化の挙動がすべて同じ場合には(ステップS2,Yes)、ひびは発生していないと判定され(ステップS3)、判定処理が終了する。 Therefore, in the determination step of the present embodiment, if all the behaviors of changes in strain measured at the processing in step S1 are the same (step S2, Yes), it is determined that no crack has occurred (step S2) S3), the determination process ends.
一方、複数個所のいずれかのひずみの変化の挙動が異なる場合には(ステップS2,No)、ひびが発生していると判定される(ステップS4)。この場合に、いずれかのひずみゲージ1でのひずみの測定値が急増していれば(ステップS5,Yes)、そのひずみゲージ1の貼付位置の直下でひびが発生したと判定される(ステップS6)。また、ひずみの測定値が急増していない他のひずみゲージ1の貼付位置の直下以外の近傍でひびが発生したと判定される(ステップS5,No→ステップS7)。これにより、一連の判定処理が終了する。
On the other hand, when the behavior of the change in strain at any one of a plurality of places is different (Step S2, No), it is determined that a crack is generated (Step S4). In this case, if the measured value of strain at one of the
以上、説明したように、本実施形態の検出方法では、鉄筋コンクリート構造物の表面のコンクリート2の引張応力がかかる直線上の複数個所に貼付されたひずみゲージ1を用いて各ひずみゲージ1の貼付位置のひずみが測定される。また、測定された複数個所のひずみのうちいずれかの変化の挙動が異なる場合に、ひびが発生していると判定される。
As described above, according to the detection method of the present embodiment, the attachment positions of the
これにより、1つのひずみゲージ1では測定できない広範囲で応力が集中してひびの発生が予測される場合にも、ひずみゲージ1を大型化して感度を低下させることなく、引張応力がかかる直線上に複数のひずみゲージ1を貼付するだけで容易にひびを検出できる。しかも、熱膨張や風圧等よる継時的なひずみの変動と区別してひびの発生によるひずみの変動を検知して、確度高くひびを検出できる。このように、本実施形態の検出処理によれば、鉄筋コンクリート構造物の表面のコンクリート2に発生する広範囲のひびの検出を容易かつ高確度に行うことができる。
As a result, even when stress is concentrated in a wide range that can not be measured with one
[実施例]
本実施例では、図7に例示するように、鉄筋3とコンクリート2とで形成された内部が空洞の鉄筋コンクリート構造物であるコンクリートポール(CP)の表面のコンクリート2に、ゲージ長60mmのひずみゲージ1が貼付された。すなわち、CP上部の末口付近に、図7に矢印Aで示すように、水平方向に荷重を負荷する荷重負荷試験を行った場合に、引張応力がかる直線上の2個所以上に貼付された。具体的に、地際部付近に200mmの間隔で、CP表面の末口から6000mmの位置のひずみゲージ11と6200mmの位置のひずみゲージ12との2つのひずみゲージ1が貼付された。なお、ひずみゲージ1の貼付位置は、地際部付近に限らず、例えば、想定されるケーブルや支線の取付位置付近等でもよい。
[Example]
In the present embodiment, as illustrated in FIG. 7, a strain gauge having a gauge length of 60 mm is applied to the
荷重負荷試験の結果、2.0kNの荷重が負荷された辺りで、0.1mm程度の幅のひびの発生が目視で確認された。目視確認されたひびは、CPの末口から6200mmの位置のひずみゲージ12の貼付位置の直下と、CPの末口から6000mmの位置のひずみゲージ11の貼付位置から数十mm程度離れた近傍とにおいて発生した。
As a result of the load test, generation of a crack with a width of about 0.1 mm was visually confirmed around a load of 2.0 kN. The visually confirmed cracks are directly under the application position of the
図8および図9は、荷重負荷試験の結果を示す図である。図8は、末口から6200mmの位置のひずみゲージ12におけるひずみと負荷荷重との関係を例示する図である。また、図9は、末口から6000mmの位置のひずみゲージ11におけるひずみと負荷荷重との関係を例示する図である。図8および図9に破線で示す直線は、CPにひびが入らない場合におけるひずみと負荷荷重との関係を示す回帰直線である。この回帰直線は、荷重負荷試験の初期における、CPにひびが入らない負荷荷重の範囲でのひずみと負荷荷重との関係を示す直線部分が延長されて導出される。CPにひびが入らない負荷荷重の範囲は、例えば、CPの設計荷重の半分程度までとされる。
FIG. 8 and FIG. 9 are diagrams showing the results of the loading test. FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between strain and load in the
図8において、ひずみゲージ12の貼付位置の直下に発生したひびの伸長により、ひずみが急増して回帰直線よりプラス側すなわち上側に乖離することが確認された。なお、図8においてひずみの回帰直線からの乖離が1kN付近から始まっている。このことから、ひずみゲージ12の貼付位置の直下に発生したひびは、2kN程度の荷重が負荷されたときに目視確認されたが、すでに1kN程度の荷重が負荷されたときに発生していたことがわかる。
In FIG. 8, it was confirmed that the strain increased sharply and deviated to the positive side, that is, the upper side from the regression line due to the extension of the crack generated immediately below the application position of the
一方、図9において、ひずみゲージ11の貼付位置の近傍に発生したひびの伸長により、ひずみゲージ11の貼付位置は収縮してひずみが減少し、回帰直線よりマイナス側すなわち下側に乖離することが確認された。 On the other hand, in FIG. 9, the straining position of the strain gauge 11 contracts due to the extension of the crack generated near the sticking position of the strain gauge 11, and the strain decreases, and the negative side from the regression line, that is, the lower side confirmed.
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述および図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。 Although the embodiments to which the invention made by the inventors of the present invention has been applied have been described above, the present invention is not limited by the description and the drawings that form a part of the disclosure of the present invention according to the embodiments. That is, other embodiments, examples, operation techniques and the like made by those skilled in the art based on the present embodiment are all included in the scope of the present invention.
1 ひずみゲージ
2 コンクリート
3 鉄筋
1
Claims (3)
測定された複数個所のひずみのうちいずれかの変化の挙動が異なる場合に、ひびが発生していると判定する判定工程と、
を含んだことを特徴とする検出方法。 Measuring the strain at the installation position of each strain gauge using strain gauges installed at multiple points on a straight line where tensile stress is applied to the concrete on the surface of the reinforced concrete structure;
A determination step of determining that a crack is generated if the behavior of any change among the plurality of measured strains is different;
A detection method characterized in that
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