(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パネル状の供試体の相対向する端部を把持する第１および第２の把持部材と、
前記供試体が略水平状態となるように、前記第１および第２の把持部材をそれぞれ支持する第１および第２の支持部材と、
前記第１の把持部材を略水平方向に往復駆動して前記供試体を往復負荷する往復負荷機構と、
前記供試体を前記往復負荷方向と略直交する水平方向に圧縮する圧縮機構と、前記第２の把持部材上に重りを載置するための載置部とを有し、
前記第２の支持部材は前記第２の把持部材を少なくとも水平面内において変位自在に支持することを特徴とする仮動的応答実験装置。
【請求項２】
前記第１の支持部材は静圧軸受であることを特徴とする請求項１記載の仮動的応答実験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建材用パネルなどの供試体を振動負荷して、供試体の強度評価を行う仮動的応答実験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建材用パネルの地震などに対する強度を測定するためにパネルを振動負荷する仮動的応答実験装置が知られている。このような、実験装置においては、図８に示すように、パネル状の供試体Ｔの下端部を固定し、上端部において矢印Ａ方向に地震波の振動波形と略同様の振動を与えて、パネルの破壊状況や歪みなどを測定し、これによりパネルの強度などを評価している。また、図９に示すように供試体Ｔを水平に保持して振動負荷する実験装置も用いられている。図９に示すような実験装置においては、リニアベアリング４０を介して水平方向に供試体Ｔを振動負荷するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した実験装置において供試体を振動させると、供試体は図１０の実線で示す状態から破線に示すように変形しようとするが、上述した実験装置においては、供試体の相対向する上下端部を固定しているため、供試体は高さ方向に変位することができず、その結果、供試体には引張力が作用してしまう。このように、供試体に引張力が作用すると、パネルの実際の使用状況とは異なる状態にて試験を行うこととなる。
【０００４】
また、建材用のパネルは実際には屋根の重さが作用しているため、供試体を単に振動負荷するのみでは、実際の使用状況とは異なる状態にて試験を行うこととなってしまう。すなわち、屋根の重量による圧縮荷重が作用しないで、かつ屋根の重量による慣性力も作用しない試験となってしまう。さらに、図９に示すような実験装置においては、リニアベアリングを介してパネルを振動負荷するものであるため、摺動抵抗が大きく、実際の地震波の波形を正確に供試体に伝達することができない。
【０００５】
本発明の目的は、実際の使用状況を正確に再現してパネル状の供試体の強度評価を行うことができる仮動的応答実験装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
一実施の形態を示す図１を参照して説明すると、パネル状の供試体Ｔの相対向する端部を把持する第１および第２の把持部材１，２と、供試体Ｔが略水平状態となるように、第１および第２の把持部材１，２をそれぞれ支持する第１および第２の支持部材３，４と、第１の把持部材１を略水平方向に往復駆動して供試体Ｔを往復負荷する往復負荷機構６と、供試体Ｔを往復負荷方向と略直交する水平方向に圧縮する圧縮機構７と、第２の把持部材２上に重りＷを載置するための載置部とを有し、第２の支持部材４により第２の把持部材２を少なくとも水平面内において変位自在に支持することにより上記目的を達成する。
【０００７】
請求項２の発明は、第１の支持部材３を静圧軸受としたものである。
【０００８】
なお、本発明の構成を説明する上記課題を解決するための手段の項では、本発明を分かり易くするために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が実施の形態に限定されるものではない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
図１は本発明の実施の形態による仮動的応答実験装置の模式図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。図１に示すように、本発明の仮動的応答実験装置は、パネル状の供試体Ｔの相対向する端部を把持する第１および第２の把持部材１，２と、第１および第２の把持部材１，２をそれぞれ支持する第１および第２の支持部材３，４とを備える。各把持部材１，２間には供試体締め付け部５Ａ〜５Ｄが設けられ、各把持部材１，２間に供試体Ｔを把持した後、圧縮機構７により供試体締め付け部５Ａ〜５Ｄを介して供試体Ｔに圧縮力を与える。第１の把持部材１は図１（ｂ）に示すように、油圧式駆動装置６と連結され、この油圧式駆動装置６を駆動することにより、図１（ｂ）の矢印Ａ方向に往復駆動される。第１の支持部材３は静圧軸受であり、これにより第１の把持部材１と第１の支持部材３との摺動抵抗は大幅に低減されたものとなる。
【００１１】
一方、第２の把持部材２は、その上面に複数の重りＷを載置可能とされており、重りＷの数を変更することにより、供試体Ｔへの負荷荷重を変更することができる。第２の支持部材４は定圧油圧浮上軸受であり、これにより、第２の把持部材２と第２の支持部材４との摺動抵抗は大幅に低減されたものとなると共に、第２の把持部材２は任意の方向に２次元的に移動可能とされている。
【００１２】
そして、油圧式駆動装置６を例えば地震波に適合した周波数によって駆動することにより、第１の把持部材１を矢印Ａ方向に往復移動し、供試体Ｔを往復負荷する。この際、第１の把持部材１は静圧軸受である第１の支持部材３により支持されているため摺動抵抗が大幅に低減され、実際の地震波に適合した振動波形の負荷を供試体Ｔに付与することができる。また、第２の把持部材２は定圧油圧浮上軸受である第２の支持部材４上を２次元的に自由に移動することができるため、供試体Ｔの端部が拘束されることなく、自由に移動することができる。さらに、第２の把持部材２に重りＷを載置することにより、屋根の重さに見合った慣性力を供試体Ｔに負荷することができる。さらにまた、圧縮機構７により、供試体Ｔに圧縮力を負荷することができるため、屋根の荷重が作用した状態にて供試体Ｔを振動負荷することができる。したがって、実際の使用状況に適合した条件により供試体Ｔを負荷することができる。
【００１３】
次いで、本発明の具体的な態様について説明する。図２は本発明の仮動的応答実験装置の具体的な態様を示す平面図、図３は図２のＩ−Ｉ線断面図、図４は図２のＢ方向矢視図、図５は図２のＣ方向矢視図である。図２〜図５に示すように、本実施の形態による仮動的応答実験装置は、床面１０上に設けられた可動部１１と、受動部１２とからなる。可動部１１は供試体Ｔを把持するための把持部１３と、把持部１３を支持するためのコ字状の静圧軸受１４と、把持部１３を所望とする地震波形により振動させるためのアクチュエータ１５とからなる。把持部１３はアクチュエータ１５とロードセル１６を介して接続されており、そのガイド部１３Ｇ（図５（ａ））が静圧軸受１４のコ字状部１４Ａ内に摺動可能に配設されている。静圧軸受１４はそのコ字状部内面に一定の静圧により把持部１３に油圧を作用させて、静圧軸受１４と把持部１３との間に油膜を形成するものであり、これにより、静圧軸受１４と把持部１３との摺動抵抗が大幅に低減されるものである。また、把持部１３には載置部１３Ｅが設けられており、ここに供試体Ｔが載置される。
【００１４】
図５（ａ）において受動部１２は、供試体Ｔを把持するための把持部２１と、把持部２１を支持するための平板状の定圧油圧浮上軸受２２とからなる。把持部２１はその上面に複数の重りＷを取り付け可能とされた載置部２１Ａを有しており、後述するようにこの重りＷの数を変更することにより、供試体Ｔの慣性を変更することができる。定圧油圧浮上軸受２２は、把持部２１に一定の油圧を作用させて軸受２２の上面２２Ａと把持部２１の下面２１Ｂとの間に油膜を形成するものであり、これにより、軸受２２と把持部２１との摺動抵抗は大幅に低減された状態により、把持部２１は軸受２２上を図２のＸＹ方向に２次元状に自在に移動することができる。また、把持部２１には載置部２１Ｅが設けられており、ここに供試体Ｔが載置される。なお、供試体Ｔは把持部１３，２１にボルトにより取り付けられる。
【００１５】
図２および図５に示すように、把持部１３，２１の間には４本のタイロッド２５Ａ〜２５Ｄがピン結合されることにより懸架されており、タイロッド２５Ａ〜２５Ｄを介して把持部１３，２１の間に供試体Ｔを圧縮して保持することができる。なお、タイロッド２５Ａ〜２５Ｄは、供試体Ｔの高さに応じて種々の径のものと交換可能とされている。
【００１６】
図５（ａ），（ｂ）に示すように、把持部１３は、供試体Ｔが取り付けられた固定板１３Ａと、固定板１３Ａと対向するように設けられた固定板１３Ｂと、固定板１３Ａ，１３Ｂを貫通して延在するタイロッド２５Ａ〜２５Ｄの左端部が連結された可動体１３Ｃと、固定板１３Ａと固定板１３Ｂとの間に設けられて可動体１３Ｃを図５の左右に移動して供試体Ｔを負荷するための油圧シリンダ１３Ｄとからなる。そして、油圧シリンダ１３Ｄを伸長することにより可動体１３Ｃが図５の左方向に移動して供試体Ｔを圧縮負荷する。
【００１７】
図６に示すように、把持部１３のタイロッド２５Ａ〜２５Ｄ（２５Ａのみ図示）の取付部分近傍には、アクチュエータ１５の駆動を停止するためのリミットスイッチ２６Ａ〜２６Ｄ（２６Ａのみ図示）が設けられている。タイロッド２５Ａ〜２５Ｄを把持部２１に取り付けるためのバックル２７Ａ〜２７Ｄ（２７Ａのみ図示）にはドグ２８Ａ〜２８Ｄ（２８Ａのみ図示）が取り付けられている。供試体Ｔが振動されることにより、把持部１３，２１の間隔が小さくなり、図６の仮想線に示すように、ドグ２８Ａ〜２８Ｄがリミットスイッチ２６Ａ〜２６Ｄに近づく。そして、供試体Ｔが一定以上の振幅となったときにドグ２８Ａ〜２８Ｄがリミットスイッチ２６Ａ〜２６Ｄに接触するように、ドグ２８Ａ〜２８Ｄとリミットスイッチ２６Ａ〜２６Ｄとの間隔を設定しておく。これにより、供試体Ｔが一定以上の振幅となると、ドグ２８Ａ〜２８Ｄがリミットスイッチ２６Ａ〜２６Ｄに接触し、リミットスイッチ２６Ａ〜２６Ｄがオンされてアクチュエータ１５の駆動が停止する。なお、本実施の形態においては、例えば把持部２１の振幅が１５０ｍｍを越えたときにリミットスイッチ２６Ａ〜２６Ｄがオンするように設定される。
【００１８】
次いで、本実施の形態の動作について説明する。まず、供試体Ｔを把持部１３，２１の載置部１３Ｅ，２１Ｅに載置して供試体Ｔを把持部１３，２１にボルトにより取り付ける。把持部１３の油圧シリンダ１３Ｄを所定量伸長し、タイロッド２５Ａ〜２５Ｄを介して供試体Ｔに把持部１３，２１の間において圧縮力を作用させる。この圧縮力は、供試体Ｔを実際に建材として作用した際の屋根の重量と適合するように設定される。そして、把持部２１上に所定数の重りＷを載置し、静圧軸受１４および定圧油圧浮上軸受２２を駆動して把持部１３を静圧軸受１４に対して図２の矢印Ａ方向に低摺動抵抗にて移動可能とすると共に、把持部２１を軸受２２上において２次元状に低摺動抵抗にて移動可能とする。そして、アクチュエータ１５を例えば図７に示すような振動波形により駆動して供試体Ｔを振動させ供試体Ｔを負荷する。
【００１９】
この際、供試体Ｔには圧縮力が負荷されており、かつ把持部２１に載置された重りＷにより供試体Ｔは慣性力を持った状態にて振動するため、供試体Ｔが建材として実際に使用されて屋根などの重量が作用した状態と略同一の状態において供試体Ｔは負荷されることとなる。また、把持部１３は静圧軸受１４により摺動抵抗が低減された状態において駆動されるため、アクチュエータ１５の駆動力を供試体Ｔに正確に伝達することができる。さらに、把持部２１は定圧油圧浮上軸受２２により支持されているため、従来の装置のように供試体Ｔの変形を拘束することもない。したがって、本発明によれば、実際の使用状態により近い状態において、試験を行うことができ、これにより、供試体Ｔの強度などの正確なデータを得ることができる。
【００２０】
以上の実施の形態と請求項との対応において、第１および第２の把持部１３，２１が第１および第２の把持部材を、静圧軸受１４が第１の支持部材を、定圧油圧浮上軸受２２が第２の支持部材を、アクチュエータ１５および油圧式駆動装置が往復負荷機構を、油圧シリンダ１３Ｄが圧縮機構を構成する。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１の発明によれば、圧縮機構により供試体を負荷し、第２の把持部材に重りを載置し、かつ第２の支持部材により第２の把持部材を少なくとも水平面内において変位自在に支持するようにしたため、屋根の重量や慣性が作用する実際の使用状況と略同一の状況にて供試体を負荷することができ、これにより、供試体の強度を正確に評価することができる。
【００２２】
また、請求項２の発明によれば、第１の支持部材を静圧軸受としたため、往復負荷機構により第１の把持部材を負荷した際の、第１の把持部材と第１の支持部材との間の摺動抵抗を大幅に低減することができ、これによりアクチュエータに加えられる振動波を正確に供試体に伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概念を説明するための模式図
【図２】本発明の実施の形態による仮動的応答実験装置の構成を示す平面図
【図３】図２のＩ−Ｉ線断面図
【図４】図２のＢ方向矢視図
【図５】図２のＣ方向矢視図
【図６】図２の部分拡大図
【図７】振動波形を示す図
【図８】従来の仮動的応答実験装置の構成を示す図
【図９】従来の仮動的応答実験装置の構成を示す図
【図１０】従来の仮動的応答実験装置による供試体の負荷状態を示す図
【符号の説明】
１  第１の把持部材
２  第２の把持部材
３  第１の支持部材
４  第２の支持部材
５Ａ〜５Ｄ  供試体締め付け部
６  油圧式駆動装置
７  圧縮機構
１１  可動部
１２  受動部
１３  第１の把持部
１４  静圧軸受
１５  アクチュエータ
１６  ロードセル
２１  第２の把持部
２２  定圧油圧浮上軸受
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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