JP7068815B2 - 耐荷性能試験装置および耐荷性能試験方法 - Google Patents
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Description
このような載荷試験の場合には、ラーメン構造全体を模擬した載荷試験が行われるが、試験体が大きくなる傾向があり、更に、固定端となる反力設備等、試験体の大きさを大きく上回る試験設備が必要となる。そして、スペースの制限により大規模な試験設備で載荷できない場合は、試験体を縮小することが必要となり、試験体の構造細目を満たすことが困難になる弊害も生じる。
ここで、図4に示す符号Lはコンクリート躯体101A、101Bの接合部から載荷クレビス102A、102Bにおける油圧ジャッキ104の取付け部102aまでの距離、符号Pは油圧ジャッキ104の作用力(載荷力)、符号Vは取付け部102aにおける軸力、符号Hは取付け部102aにおける水平力、符号eはコンクリート躯体101A、101Bの中心軸から取付け部102aまでの偏心距離を示している。
すなわち、図4に示すような従来の耐荷性能試験装置100を用いた試験方法では、載荷クレビス102A、102Bとコンクリート躯体101A、101Bとの間に十分な摩擦力を確保することができずに、両者間に軸方向(図4で矢印E方向)の滑りが生じることがあった。この場合には、コンクリート躯体101A、101Bの軸方向力(軸力)を十分に伝達することができず、ラーメン構造の軸方向引張力による耐力減退、圧縮力による耐力増加という現象が反映できず、結果として曲げせん断のみで耐荷性能を評価せざるを得なかった。
さらに、軸力と水平力を複数台の油圧ジャッキで分担して付加する方法も考えられるが、複数のジャッキを連動して制御するには制御ソフトや装置面で困難が伴うことから、複雑な構造となる問題があり、その点で改良の余地があった。
また、本発明では、構造試験体の2つの端面に接続される載荷クレビスが構造試験体の中心軸に位置することから、柱状体において軸力による偏心モーメントの偶力が生じることがなくなる。そのため、伸縮装置の載荷力に対して小型でかつ簡単な構造で構造試験体に正確に作用力を伝達することができ、ラーメン構造の隅角部の耐荷性能を正確に評価することができる。このように、簡単な図形上の釣り合いによって各部に生じる軸力、せん断力、曲げモーメントを精度よく算出することが可能となり、従来のような特殊な制御装置、載荷プログラムが不要になる。
さらに、本発明では、構造試験体が実際のラーメン構造に対して半分程度の規模のものを採用できることから、試験体の製作コストを低減することができる。
さらにまた、本発明では、構造試験体が載荷クレビスを介してサポート架台と回転可能に連結されているため、柱状体の中心軸が載荷クレビスとサポート架台との回転中心と交差するように構造試験体の位置を調整することにより、不要な偏心モーメントの発生を抑制することができる。
構造試験体2は、耐荷性能試験装置1に取り付けた状態において、上方から見て、2つの柱状体2A、2Bの各中心軸O1、O2を含む平面に直交する方向を上下方向X2に向けた状態で設置される。
なお、図1及び図2において中心軸O1、O2に平行に延びる点線は、柱状体2A、2Bのコンクリート内部に埋設される鉄筋21(鋼材)を示している。
上述したように耐荷性能試験装置1では、隅角部2Cと2つのサポート架台4A、4Bで3つの頂点となる三角形を構成し、かつ2つの柱状体2A、2Bとシリンダ51とによって三角形を構成する各辺に配置され、シリンダ51の伸縮によって構造試験体2に対して載荷力を付与することが可能な構成になっている。
先ず、図3(a)に示すように、耐荷性能試験装置1に構造試験体2を取り付ける。具体的には、構造試験体2の2つの端面2b、2bのそれぞれに載荷クレビス3A、3Bを接続し、載荷クレビス3A、3Bにサポート架台4A、4Bを回転可能に支持させ、これらサポート架台4A、4Bをベース架台6に支持し、さらに2つのサポート架台4A、4B同士の間を油圧ジャッキ5で連結することで、試験準備が完了となる。
また、図3(a)において、符号Pは油圧ジャッキ5のシリンダ51の作用力(載荷力)、符号Vは柱状体2A、2Bの軸力、符号Hは軸力Vに直交する方向の力、符号eは載荷クレビス3の回転中心C1とサポート架台4のジャッキ取付部44A、44Bとの偏心距離である。この場合、ベース架台6では、載荷クレビス3を備えた構造試験体2の転倒モーメントM1のみを負担すればよく、サポート架台4のモーメントM2=P×eが上記転倒モーメントM1に比べて極めて小さいことから、サポート架台4を小さい部材にすることができる。
そして、構造試験体2の隅角部2Cと2つのサポート架台4A、4Bとを頂点とする三角形(2つの柱状体2A、2Bとシリンダ51とによって構成される三角形)を構成し、シリンダ51の作用力が前記三角形の内力で釣り合うこととなる。そのため、シリンダ51の作用力が外部に伝達されることがなく、従来のような大きな反力設備が不要となる利点がある。
このように、簡単な図形上の釣り合いによって各部に生じる軸力、せん断力、曲げモーメントを精度よく算出することが可能となり、従来のような特殊な制御装置、載荷プログラムが不要になる。
また、柱状体の中心軸に直角な方向の断面形状は、本実施の形態のように正方形であることに限定されず、例えば正方形以外の多角形や円形の断面であってもよい。
2 構造試験体
2b 端面
2A、2B 柱状体
2C 隅角部
3、3A、3B 載荷クレビス
4 サポート架台
4A 第1サポート架台
4B 第2サポート架台
5 油圧ジャッキ(伸縮装置)
6 ベース架台
21 鉄筋(鋼材)
22 スタッドジベル
23 端板
31 固定板
32 連結板
32a 連結孔
41、43 架台本体
42 連結リブ
42a 連結孔
51 シリンダ
62 固定架台
63 摺動架台
63a 摺動面(支持面)
C1 回転中心
O1、O2 中心軸
X1 連結方向
X2 上下方向
Claims (5)
- 隅角部を挟んで2つの柱状体が互いに直交する方向に配置されてL字型の形状をなす構造試験体に載荷する耐荷性能試験装置であって、
前記構造試験体の2つの端面のそれぞれに接続される載荷クレビスと、
前記載荷クレビスを前記2つの柱状体それぞれの中心軸を含む平面に直交する方向を回転中心として回転可能に支持するサポート架台と、
2つの前記サポート架台同士の間を連結し、かつ前記サポート架台同士の連結方向に伸縮するシリンダを有する伸縮装置と、
を備え、
前記シリンダの伸縮によって前記構造試験体に対して載荷可能に設けられていることを特徴とする耐荷性能試験装置。 - 前記2つのサポート架台を支持するベース架台が設けられ、
前記サポート架台のうち一方の第1サポート架台は前記ベース架台に固定され、他方の第2サポート架台は前記ベース架台の支持面に沿って移動可能に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の耐荷性能試験装置。 - 前記載荷クレビスと前記サポート架台との支持部における回転中心が、前記2つの柱状体それぞれの中心軸を含む平面に直交する方向から見て、前記柱状体の中心軸の延長線上に位置していることを特徴とする請求項1又は2に記載の耐荷性能試験装置。
- 前記構造試験体には、構造部材としての鋼材を有し、
前記鋼材と前記載荷クレビスとが溶着により固定されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の耐荷性能試験装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の耐荷性能試験装置を用いて前記構造試験体に載荷して耐荷性能を試験するための耐荷性能試験方法であって、
前記構造試験体の2つの端面のそれぞれに前記載荷クレビスを接続する工程と、
前記載荷クレビスに前記サポート架台を回転可能に支持する工程と、
前記2つのサポート架台同士の間を前記伸縮装置で連結する工程と、
前記伸縮装置のシリンダを伸縮することにより前記構造試験体に載荷する工程と、
を有することを特徴とする耐荷性能試験方法。
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