JPS62273423A - 測定値検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〔発明の利用分野〕 本発明は、測定対象物の変形によって軸方向の荷重を受
ける支持部材と、この支持部材を取囲む管状部材と、支
持部材に連結された剛性を有する少なくとも二つの水平
要素とから成る測定値検出器に関する。

〔従来の技術〕

コンクリートは、多くの場合、フックの法則でもって説
明ができる。この推定は、コンクリート構造体が現在の
圧縮強さより小さい応力を受けた場合や、荷重が比較的
ある時間経過後に作用したりする場合に正しい、但し、
高圧のレベルで荷重を初期に受けた場合には、静的計算
においても材料の流動作用を考慮しなければならない。

コンクリートは、ある条件下では明らかに塑性変形を示
し、又、時間とともにその変形が初期の塑性変形の何倍
にもなることが知られている０例えば、トンネル構造内
のショットクリート層を測定する場合などには、この事
実は、計算結果、即ち、構造体の安全性並びに経済性に
対して重要な意味をもつ、パラメータが相互に影響しあ
うため、計算に基づく推定を、実際の構造体で測定した
値と比較して結果を再確認する必要がある。この点につ
き、所定位置で発生する全ての歪みを最も広い範囲で確
認することが特に重要である。

歪みゲージを支持する要素である管状の変形部材を備え
た伸び測定値検出器を使用して、コンクリート構造体の
歪みを測定することはよく知られている。概して、斯か
る検出器は、特に、小径のスチール装管状部材を使用し
た場合、それによって置換される測定対象物のコラムよ
りも高い歪み剛性（部材又は材料の断面積に同部材又は
材料の弾性率を乗じた値をいう）を有する。これにより
、コンクリートから歪みゲージの支持要素へ至る損失の
ない歪み伝達が妨げられる。

西独特許第３１０１５７５号に開示されている歪み測定
検出器は、変形部材としての中空部を備え、この中空部
の外郭によって形成される断面及び中空部の断面は、支
持部材の材料の弾性率とコンクリートの弾性率間の関係
によって選択される。これにより、置換されたコンクリ
ートの歪み剛性に等しい検出器の歪み剛性が得られ、検
出器の範囲内に於る変形特性が変化することなく、検出
器によって伝えられる力が歪むことを防止することがで
きる。

しかし、この構造では、コンクリートの強度及び変形特
性が時間及び応力によって変化することに留意しなけれ
ばならない、従って、成る一時点に限れば、誤りのない
測定値を得ることが可能である。但し、初期の時点では
測定を始めることができず、又、時間とともに変化する
コンクリートの変形パラノー２３Ｍ当に処置することが
できない、更に、クリープによる伸びも正しく検出する
ことができない。

又、薄板材を折曲して形成した支持部材が東独特許第１
４１７１０号に開示されている。この支持部材は直線状
のスリーブ内に配置されている。この例では、折曲され
た薄板材が障害なく彎曲できる場合に限って測定が可能
である。そして、この目的に合致する中空部の内部空間
は、屋外、特に、長期間地下で使用される構造物、或は
、過酷な工事物において用いられたときには、湿気や水
分が充満する危険性がある。長期間に使用すると、これ
は、折曲された薄板材及びその接続部材を腐食すること
になるばかりでなく、時間が経過するにつれて形成され
る氷や水分中の鉄等の金属の沈澱物によって折曲された
ｉ板材が自由に変形できなくなり、主に、長時間実験室
の外で実施する場合には、損傷箇所を修理することもで
きず不正確さをもたらすことになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

変形検出器によって直換された測定対象物コラムの歪み
剛性よりも小さい値を持つ変形検出器の使用に関しては
、当該技術分野の熟練者は、現在迄主として測定箇所に
伝達される力に作用する影響によって歪曲された値のみ
が測定されるとの見解をとっている。しかし、この見解
とは反対に、本発明は、非常に低い歪み剛性値を有する
歪み検出器を使用する。

本発明の目的は、測定装置設置直後に種々に変形態様が
変わる、例えば、未硬化のコンクリート等の測定対象物
の歪みを検出すると同時に、測定すべき歪み値を歪曲す
る測定装置の支持部材近傍に伝達される力への影響を取
り除くと共に、歪み検出器をコンクリート内に設置する
際に発生する損傷を防止し且つ腐食又は侵入した湿気に
よる測定結果への影響を防止することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、上記の目的は、上述した型の測定検出
器の支持部材に対して、支持部材を囲む管状部材の外周
で囲まれる断面積に測定対象物の弾性率を乗した債より
も小さい歪み剛性を持たせると共に、少なくとも二つの
水平要素の支持部材の軸に直交する方向から測定した長
さを支持部材の外周で囲まれる断面積の平方根を二倍し
た値以上に設定することによって達成できる。

〔作　　用〕

従って、本発明の支持部材の歪み剛性は、測定値検出器
の測定範囲内にある周囲の測定対象物の部分の歪み剛性
よりも小さい。このために、測定値は、直接支持部材の
伸び又は圧縮の平均値を表わすものであって、間接的に
歪を測定するという迂回路をとるものではない。

本発明による二つの水平要素によって、測定される歪み
が、対象となる構造物内の領域から得られる。この領域
では、対ａ物の歪みは、測定値検出器の支持部材によっ
て影響されることはない。

かなりの曲げ強度を有する水平要素と低い歪み剛性を有
する支持部材とでもって、水平要素がコンクリート内に
侵入するのを防止することができ、これによって、測定
対象物の歪みが二つの水平要素を介して確実に支持部材
に伝達される。

水平部材は、例えば、棒状或は日盛状等所望の形状とす
ることができるが、水平部材の大きさが支持部材の範囲
外の領域にまで伸張することが要求される。

しかし、支持部材は、アルミニウム製で且つ中空構造で
あることが好ましい、又、本発明によれば、支持部材を
プラスチックで形成することもできる。この場合、本体
は中空状でも或は中実状でもよい、ここで、引張−伸び
線が直線から逸脱することがあっても、測定される変形
領域が軟弱でないなら、即ち、引張−伸び線の傾きがそ
の代数記号を維持する限り、問題はない。

支持部材が中空状の場合は、好ましくはスチール等の高
い曲げ強度を有する材料で形成された別の挿入材を中空
部内に挿入することで必要な座屈強さを（その低い歪み
剛性にもかかわらず）容易に得ることができる。この場
合、斯かる挿入材の全長は支持部材の中空部の全長より
も短い。この挿入材によって座屈が防止できるが、唯単
に中空部内に挿入しているだけであって（連結していな
いし）、中空部よりも短いので、中空部の伸び又は圧縮
に影響を及ぼすことはない、そして、挿入部材が介在し
ない中空部の残りの空間内には弾性の気泡部材が設けら
れる。同気泡部材の圧縮に対する低抗力は、水平部材に
よって直接（軸方向に）加えられる力に対し、無視でき
る程度に小さい。

支持部材の周面中央部の長手方向には歪みゲージが糊着
されており、支持部材の歪みを伝えるようになっている
。又、全測定範囲に対してポアソン比が一定のプラスチ
ック製の支持部材を用いる場合には、横方向の歪みを測
定することで長手方向の伸びを知ることができる０本発
明によれば、このような場合に支持部材の周面中央部に
その周方向に歪みゲージを糊着して歪みを検知している
。

支持部材が中空の場合は、この中空部内に絃（ストリン
グ）を張設することによって、振動糸の原理に従って変
形を測定することができる。

最後に、本発明では、支持部材内での歪みを伝えるため
に、誘導位置検出器を設けることもできる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を添付図面第１図に基づいて詳
細に説明する。直線軸１４を有する支持部材６の長さは
、測定対象物に応じて決定される。

特に、均一でない材料を測定する場合には、十分な測定
長さを確保して、伸びの平均値を得ることができるよう
にする。そして、高い曲げ強度を有する水平要素１に低
い剛性の支持部材６を強固に連結することで、測定装置
に影響されない測定対象物１３の部分に発生する歪みの
みが支持部材６に加えられる。

検出器が座屈するのを防止するために、好ましくはスチ
ール等高い曲げ強度を有する材料で形成された挿入部材
４を、支持部材６の中空部内に更に挿入する。これによ
り、長手方向に於る圧縮力の伝達が防止できる０図示実
施例では、短尺のボルト３が水平要素１に強固に結着さ
れている。また、例えばボルト３の軸を支持部材６の中
空部に接着することで、水平要素１は支持部材６に連結
される。挿入部材４は、支持部材６の中空部の両端に取
着された両ボルト３間に位置する。又、その長さは、挿
入部材４とボルト３間に間隙を保持することができるよ
うに設定されている。

この間隙は、支持部材６がコンクリートによ、って変形
した時にその長さが自由に変化できるようにするために
必要である。ここで、周面に加わる剪断力の伝達を防止
するために、プラスチック製の管状部材５を挿入部材４
に囲設してもよい。

支持部材６の中空部の周面長手方向には、歪みゲージ７
が設けられている。中空状の支持部材６がアルミニウム
製の場合には、一般に、測定範囲全体に於いてポアソン
比は一定ではない。従って、歪みの生じる主方向に直交
する横方向には、歪みゲージは全く配設されていない。

ζこで、好ましくない温度変化の影響を補償するために
、温度補償式歪みゲージを用いてもよい。

図示実施例では、補償式歪みゲージ８を小板９に糊層し
ている。この小板９は、支持部材６と同一の材料で形成
されているが、支持部材６には作動連結されていない。

尚、歪みゲージは、ホイートストン・ブリッジ式に適宜
接続するのが適切である。

全ての電気接続と同様に、歪みゲージも防水構造でなけ
ればならない、このため、適宜のプラスチック製カバー
でもって、歪みゲージを被覆する。

又、支持部材６の外面には、同支持部材６をかこむ管状
部材としての丈夫なプラスチック管１１が被着されてお
り、その外形でもって断面１２をカバーし、支持部材の
ｆｉ械的損傷を防止している。残りの環状空隙内には、
シリコン製のゴム２が装着され更に防水効果を高めてい
る。又、この環状空隙内には、測定用のケーブルを設け
てらよい。

第２図は、絃を用いて測定を行うようにした他の実施例
を示す。同図においては、簡略化のために、プラスチッ
ク管１１が省略しであるが、上記の実施例と同様に支持
部材６の外側に管１１が設けられる。

支持部材６の内部には、図示のように絃１５が収容され
、その両端は水平要素１に固着されている。

周囲の測定対象物の変形によって、水平要素間の距離が
変化すると、これに伴って絃の張力が変化する。張力の
変化によって、絃の振動の周波数が変化しく通常絃の周
波数の変化量は張力の変化量に比例する）、電磁石等に
よって絃を振動させることによって測定対象物の変形を
検出することができる。

第３図は、電気的な誘導位置検出器を用いて測定を行う
ようにした更に他の実施例を示す。同図においても、簡
略化めために、プラスチック管１１が省略されている。

誘導位置検出器１６は支持部材６内に収容され、その一
方の部材１６′は上方の水平要素に取付けられ、他方の
部材１６″はロッド１７等によって下方の水平要素に連
結されていて、両部材１６′、１６″は互いに摺動でき
るように、一方の部材が他方の部材に挿入されている。

周囲の測定対象物が変形して、両水平要素間の距離が変
化すると、誘導位置検出器１６の両部材１６”　、１６
″の相対的位置が変１ヒすることになり、これによって
測定対象物の変形と検出することができる。

〔発明の効果〕

上記した通り、本発明は、未硬化のコンクリート等の時
間と共に変形態様が変る測定対象物の歪みを検出でき、
しかも、測定すべき歪みの値を歪曲することなく正確に
検出することができる。

また、本発明は、コンクリート等の内部に設置する際に
発生する損傷を防止し、かつ腐食又は侵入した湿気を防
ぎ、これらが測定結果に影響を与えることが防止される
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例による測定検出器を示す縦
断面図、 第２図は、本発明の池の実施例の説明図、第３図は、本
発明の更に他の実施例の説明図である。 １・・・水平要素　　　　６・・・支持部材７・・・歪
みゲージ　　　１１・・・プラスチック管１３・・・測
定対象物　　　１４・・・支持部材の軸１５・・・絃　
　　　　　　１６・・・誘導位置検出器代理人　弁理士
　　　坂　　間　　　　暁外３名 図面の浄書（内容に変更なし） 第１図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）その周囲に位置する測定対象物の変形によって軸
   方向の荷重を受ける支持部材と、該支持部材を取囲む管
   状部材と、支持部材に連結された剛性を有する少なくと
   も二つの水平要素とから成る測定値検出器において、前
   記支持部材の歪み剛性が前記管状部材で囲まれる断面積
   に前記測定対象物の弾性率を乗した積よりも小さく、少
   なくとも二つの水平要素の長さが前記支持部材の軸に直
   交する方向から測定した場合に前記管状部材で囲まれる
   断面積の平方根の三倍以上であることを特徴とする測定
   値検出器。
2. （２）前記支持部材は、アルミニウム製で中空構造であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の測定
   値検出器。
3. （３）前記支持部材は、プラスチック製であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の測定値検出器。
4. （４）好ましくはスチール製で且つかなりの曲げ強度を
   有する挿入部材が前記支持部材の中空部内に挿入され、
   該挿入部材の全長は該支持部材の該中空部より短尺であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項に
   記載の測定値検出器。
5. （５）前記支持部材の周面中央部長手方向には、歪みを
   測定するための歪みゲージが糊着されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項乃至第４項に記載の測定値
   検出器。
6. （６）前記支持部材の周面中央部周方向には、歪みを測
   定するための歪みゲージが糊着されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第３項に記載の測定値検出器。
7. （７）前記支持部材の内部には絃が張設され、絃の振動
   原理に基づいて変形度を測定することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項乃至第３項に記載の測定値検出器。
8. （８）前記支持部材内には歪みを測定するための誘導位
   置検出器が設けられていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項乃至第３項に記載の測定値検出器。