(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被試験体の下端部が取付け固定され、この被試験体に対する不動点となすテーブル部を備えた反力治具と、
上記被試験体の上端部に当接して取付け固定され上記反力治具のテーブル部とで被試験体の上下面を挟持する加力梁および、この加力梁に連結され、加力梁を介して被試験体に正弦波加力もしくは地震の動きを模擬した水平方向の加力をなす水平アクチュエータと、
上記反力治具のテーブル部に立設される支柱部と、
この支柱部に設けられ、上記加力梁を移動自在に支持し、かつ上記水平アクチュエータによる加力梁への加力方向以外の変位を拘束するガイド部と、
を具備したことを特徴とする加力試験装置。
【請求項２】
正弦波加力もしくは地震の動きを模擬した水平方向の加力をなす水平アクチュエータと、
この水平アクチュエータに連結される振動台加振テーブルと、
この振動台加振テーブル上に載設されるテーブル部を備え、このテーブル部に被試験体の下端部が取付け固定される加力治具と、
上記被試験体の上端部に当接して取付け固定され，上記加力治具のテーブル部とで被試験体の上下面を挟持する反力梁と、
上記加力治具のテーブル部に立設される支柱部と、
この支柱部に設けられ、反力梁に対して加力治具を移動自在に連結し、かつ上記水平アクチュエータによる加力治具への加力方向以外の変位を拘束するガイド部と、
を具備したことを特徴とする加力試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば構造物の部分的な鉄骨部材や、鉄筋コンクリート部材、またはそれらを縮小したものなどの被試験体に対しせん断力を加力して、その力学的な特性を把握するための加力試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
構造物の部材の力学特性を測定するために行われる加力実験や加振実験において、鉄骨部材や、鉄筋コンクリート部材、またはそれらを縮小したものなどの被試験体に対してせん断加力が行われている。
【０００３】
図３に概略的に示すような、従来用いられる加力試験装置がある。これは、反力床１上に架台２を配置し、この架台２上に被試験体Ｓを載置し、さらに被試験体Ｓ上に加力梁３を支持している。
【０００４】
この加力梁３の一側部にはロードセル４を介して水平アクチュエータ５が連結されていて、加力梁３を水平方向に加力する。また、加力梁３の上面に一対の鉛直アクチュエータ６，６が連結されていて、加力梁３を鉛直方向に加力し、あわせて加力梁の回転を拘束する。したがって、加力梁３を介して被試験体Ｓにせん断力が作用する。
【０００５】
図４は、別の機構を有する例であって、加力梁３は上記架台２に支持機構７を介して支持される。上記支持機構７として、被試験体Ｓの両側に、ピンａ，ｂを介してリンクｃを略くの字状に形成し、さらに両側の中央ピンｄ，ｄ相互をリンクｅを介して連結した、いわゆる平行リンク構造をなす。
【０００６】
したがって、水平アクチュエータ５が加力梁３を水平方向に加力をなし、ここでは上記支持機構７で加力梁３を支持したことにより、被試験体Ｓに曲げ応力が発生することなく、中央部に取付けた鉛直アクチュエータ６が加力梁３を鉛直方向に加力し被試験体Ｓにせん断力を作用させる。
【０００７】
以上の装置は、被試験体Ｓに対しせん断力を加力して、この被試験体Ｓの損傷の進展状況を確認したり、復元力特性を得るために使用される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
被試験体Ｓに対して単純にせん断方向の加力を行うと、被試験体Ｓが曲げ変形したり、ねじれ変形や面外方向への変形など、与えようとした加力方向以外の変形が副次的に生じる。
【０００９】
そこで、これら従来の加力試験装置においては、水平アクチュエータ５ばかりでなく鉛直アクチュエータ６を用いて副次的に生じる変形を抑制しているが、装置全体が大掛かりなものとなり、高価になるとともに制御が複雑になる。
【００１０】
特に図４の支持機構７は、精度の高いピンを製作しなければならず、高価になってしまう。あわせて、リンク部材は剛性が高いものとする必要があり、結果として、大掛かりでコストの高いものとなる。
【００１１】
本発明は、上記事情にもとづいてなされたものであり、その目的とするところは、比較的簡素な構成にして廉価であり、副次的に生じる変形を抑制して、高精度で、かつ信頼性の高いせん断加力試験を可能とした加力試験装置を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するため本発明の加力試験装置は、請求項１として、被試験体の下端部が取付け固定されこの被試験体に対する不動点となすテーブル部を備えた反力治具と、上記被試験体の上端部に当接して取付け固定され上記反力治具のテーブル部とで被試験体の上下面を挟持する加力梁および、この加力梁に連結され加力梁を介して被試験体に正弦波加力もしくは地震の動きを模擬した水平方向の加力をなす水平アクチュエータと、上記反力治具のテーブル部に立設される支柱部と、この支柱部に設けられ加力梁を移動自在に支持しかつ水平アクチュエータによる加力梁への加力方向以外の変位を拘束するガイド部とを具備したことを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決し目的を達成するため本発明の加力試験装置は、請求項２として、正弦波加力もしくは地震の動きを模擬した水平方向の加力をなす水平アクチュエータと、この水平アクチュエータに連結される振動台加振テーブルと、この振動台加振テーブル上に載設されるテーブル部を備えテーブル部に被試験体の下端部が取付け固定される加力治具と、上記被試験体の上端部に当接して取付け固定され加力治具のテーブル部とで被試験体の上下面を挟持する反力梁と、加力治具のテーブル部に立設される支柱部と、この支柱部に設けられ反力梁に対して加力治具を移動自在に連結しかつ駆動する水平アクチュエータによる加力治具への加力方向以外の変位を拘束するガイド部とを具備したことを特徴とする。
【００１７】
このような課題を解決する手段を備えることにより、比較的簡素な構成にして廉価に提供でき、かつ副次的に生じる変形を抑制してせん断加力のみを行わせ、せん断変形のみを生じさせる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面にもとづいて説明する。
図１に示す加力試験装置は、コンクリート基礎からなる反力床１０に反力機構をなす反力治具１３が配置される。この反力治具１３は、反力床１０に取付け固定される平面矩形状のテーブル部１３ａと、このテーブル部１３ａの周端部に立設される複数の支柱部１３ｂ…を備えている。上記テーブル部１３ａの中央部に被試験体Ｓが載置され、図示しない固定具を介して取付け固定される。
【００１９】
また、上記支柱部１３ｂの上端部には後述するガイド部１６を介して加力梁１７が支持される。この加力梁１７は上記被試験体Ｓの上端部に当接しており、図示しない固定具を介して取付け固定される。
【００２０】
また、加力梁１７の一端部にはローリングスイベル１２が設けられ、さらにこのローリングスイベル１２にロードセル１４を介して水平アクチュエータ１５が連結される。
【００２１】
この水平アクチュエータ１５は、反力床１０と一体の反力壁１０Ａに設けられるローリングスイベル１８に回動自在に支持されていて、これら加力梁１７と水平アクチュエータ１５とで加力機構Ｋが構成される。
【００２２】
上記ガイド部１６は、加力梁１７の両側部に長手方向に沿って設けられる一対のガイドレール１６ａと、上記支柱部１３ｂに設けられ、それぞれガイドレール１６ａに対し転動自在に嵌め込まれるボールベアリング１６ｂとからなり、反力治具１３に対して加力梁１７を水平方向に円滑に変位するようガイドする。
【００２３】
上記被試験体Ｓとして、たとえば構造物の部分的な鉄骨部材や、鉄筋コンクリート部材、またはそれらを縮小したものなどを対象とし、加力試験を行って復元力特性等についての評価を行うものとする。
【００２４】
実際には、水平アクチュエータ１５を動作させ、加力梁１７を水平方向に、正弦波加力もしくは地震の動きを模擬した加力を行う。被試験体Ｓ下部を取付け固定する反力治具１３は架台１１に載設されるところから、不動点となる。上記被試験体Ｓ上部は加力梁１７に取付け固定されているので、同方向の加力を受けてせん断変形する。
【００２５】
上記ガイド部１６は、水平アクチュエータ１５による加力梁１７への加力方向以外の変位を拘束する。すなわち、ガイドレール１６ａとボールベアリング１６ｂとで構成されるガイド部１６においては水平方向にごく小さい摩擦力が生じるのみであり、曲げ変形や、軸変形、ねじれ変形および面外方向への変形などの副次的に生じる変形の発生を確実に抑制して、せん断方向の加力のみを行わせることができ、よって高精度で信頼性の高い動的せん断加力試験を行える。
【００２６】
加力試験装置として、従来の装置と比較して構成の簡素化を得られるばかりでなく、装置の小型化による必要空間スペースの縮小化およびコストの低減化を図れるなどの効果が得られる。
【００２７】
図２に示す加力試験装置は、上下二段構造の反力壁２１Ａ，２１Ｂが用いられ、この下段反力壁２１Ａに加力機構Ｋａが、かつ上段反力壁２１Ｂに反力機構Ｈが連結される。
【００２８】
上記加力機構Ｋａは、下段反力壁２１Ａに一対の水平アクチュエータ２０ａ，２０ｂを介して連結される振動台加振テーブル２０と、この振動台加振テーブル２０上に載設される加力治具２２とからなり、この加力治具２２に被試験体Ｓが支持される。
【００２９】
上記振動台加振テーブル２０は、図示しない直交方向や鉛直方向が加振用アクチュエータや支承具等によって加力方向以外の変位が生じないように制御されている。
【００３０】
なお、上記加力治具２２について説明すると、これは振動台加振テーブル２０に取付け固定される平面矩形状のテーブル部２２ａと、このテーブル部２２ａの周端部に所定間隔を存して立設される複数の支柱部２２ｂ…を備えている。上記テーブル部２２ａの上部に被試験体Ｓが載置され、図示しない固定具を介して取付け固定される。
【００３１】
また、上記支柱部２２ｂの上端部には、上記ガイド部１６を介して反力機構Ｈを構成する反力梁２３が支持される。この反力梁２３は上記被試験体Ｓの上端部に当接しており、図示しない固定具を介して取付け固定される。
【００３２】
上記ガイド部１６は、反力梁２３の両側部に長手方向に沿って設けられるガイドレール１６ａと、加力治具２２を構成する支柱部２２ｂに設けられ、それぞれガイドレール１６ａに対し転動自在に嵌め込まれるボールベアリング１６ｂとからなっていて、反力梁２３に対して加力治具２２を水平方向に円滑に変位するようガイドする。
【００３３】
一方、反力梁２３と上段反力壁２１Ｂとはロードセル２４を介して連結されており、これらで上記反力機構Ｈが構成される。なお、上段反力治具２１Ｂの端面と上記反力梁２３の端面に、それぞれローリングスイベル２５，２５が設けられており、これらローリングスイベル２５，２５相互間に上記ロードセル２４が介在される。
【００３４】
ここでも上記被試験体Ｓは、たとえば構造物の部分的な鉄骨部材や、鉄筋コンクリート部材、またはそれらを縮小したものなどを対象とし、加力試験を行って復元力特性等について評価を行うものとする。
【００３５】
実際には、水平アクチュエータ２０ａ，２０ｂにより振動台加振テーブル２０を動作させて加力治具２２を水平方向に、正弦波加力もしくは地震の動きを模擬した加力を行う。被試験体Ｓ上部を取付け固定する反力梁２３は上段反力壁２１Ｂに連結されるところから、不動点となる。また、上記被試験体Ｓ下部は加力治具２２に取付け固定されているので、同方向の加力を受けてせん断変形する。
【００３６】
上記ガイド部１６は加力治具２２の加力方向以外の変位を拘束する。すなわち、ガイドレール１６ａとボールベアリング１６ｂとで構成されるガイド部１６においては水平方向にごく小さい摩擦力が生じるのみであり、被試験体Ｓの曲げ変形や、軸変形、ねじれ変形および面外方向への変形などの副次的に生じる変形の発生を確実に抑制して、せん断方向の加力のみを生じさせることができる。
【００３７】
上記加力梁２３に加速度がほとんど生じないことにより、ロードセル２４にて計測される力に加力梁２３の慣性力が含まれない。よって、高精度で信頼性の高いせん断加力試験を行える。
【００３８】
加力試験装置として、従来の装置と比較して構成の簡素化を得られるばかりでなく、装置の小型化による必要空間スペースの縮小化およびコストの低減化を図れるなどの効果が得られることも同様である。
【００３９】
なお、上述のガイド部１６として、ガイドレール１６ａと、ボールベアリング１６ｂとから構成したが、これに限定されるものではなく、たとえば、コロや、摩擦係数のより低い部品を採用することにより、加力梁１７もしくは加力治具２２を水平方向にガイドして円滑に変位させるものであれば、全て適用の範囲内になる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の加力試験装置によれば、比較的簡素な構成にして廉価に提供でき、副次的に生じる変形を抑制してせん断方向の加力のみを行わせ、よって高精度で、かつ信頼性の高い動的せん断加力試験が行えるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す、加力試験装置の平面図と正面図。
【図２】他の実施の形態を示す、加力試験装置の平面図と正面図。
【図３】従来の、加力試験装置の正面図。
【図４】他の従来の形態を示す、加力試験装置の正面図。
【符号の説明】
１３…反力治具、
１５…水平アクチュエータ、
１７…加力梁、
Ｋ…加力機構、
Ｓ…被試験体、
１６…ガイド部、
１６ａ…ガイドレール、
１６ｂ…ボールベアリング、
２０…振動台加振テーブル、
２２…加力治具、
２３…反力梁、
Ｈ…反力機構、
Ｋａ…加力機構。
【図１】
0003980221.tif 000002
【図２】
0003980221.tif 000003
【図３】
0003980221.tif 000004
【図４】
0003980221.tif 000005