試験設備
紹介

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試験の手動式から自動式へ

アクチュエータ加力試験機の2台同時制御プログラム
2 台同時制御プログラムは、試験機 1 と試験機 2 の荷重1. はじめにが互いに影響しあうような、2 層加力試験などの制御に有建材試験センターでは、木造軸組並びに枠組壁工法耐力効です。これまで、複合的な加力試験は手動で行っていま壁の面内せん断などの試験を実施する場合、加力の自動制したが、手動式加力試験機から自動式加力試験機へ移行す御が可能なアクチュエータ加力試験機（最大荷重 100kN 及ることにより、試験時間の短縮が見込めるとともに、試験び 200kN）を使用していますが、近年、直交集成板（Cross実施者や加力スピードなどによるばらつきの要因を除去す

Laminated Timber）の国内への普及や木造住宅の高層化ることができます。に伴い、試験機に求められる荷重やストロークが大きくな

本稿では、500kN ハイブリットアクチュエータ加力試ってきており、所有しているアクチュエータ加力試験機で験機とアクチュエータ加力試験機の 2 台同時制御プログラは対応できないケースが多くなってきています。このようムを紹介するとともに、実際にその試験機とプログラムをなケースでは、大容量の手動油圧ポンプ式加力試験機を用用いて試験を行った事例を紹介します。

いて対応しておりましたが、加力の制御が難しいため、試

2. 試験機紹介

験に時間がかかるという問題がありました。こうした問題

2.1 ハイブリットアクチュエータ加力試験機を解決するために、今年度、最大荷重が 500kN、ストロークが 1m の大型自動コントロール式加力試験機を導入する

当センターでは、100kN 及び 200kN ハイブリットアクとともに、既存のアクチュエータ加力試験機を含めたハイチュエータ加力試験機を所有しておりましたが、新たにブリットアクチュエータ加力試験機 2 台を同時制御できる

500kN ハイブリットアクチュエータ加力試験機を導入致PC プログラムを導入致しました。

しました。これらの試験機は、試験で求められる最大荷重

表1

ハイブリットアクチュエータ加力試験機の性能

仕様
500kN
ハイブリットアクチュエータ
加力試験機

200kN
ハイブリットアクチュエータ
加力試験機

100kN
ハイブリットアクチュエータ
加力試験機

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建材試験情報 2020 3・4 月号

アクチュエータ本体（質量約 670kg）

アクチュエータ本体（質量約 350kg）

アクチュエータ本体（質量約 190kg）

形式

TH500S1005

内径×ロッド径×ストロークΦ 180×Φ 100×1000mm

最大推力

引張・圧縮とも500kN

速度範囲

V=0.05 ～ 7.5mm/sec

形式

TH20S7002

内径×ロッド径×ストロークΦ 160×Φ 71×700mm

最大推力

引張・圧縮とも200kN

速度範囲

V=0.05 ～10mm/sec

形式

TH10D6002

内径×ロッド径×ストロークΦ 125×Φ 75×600mm

最大推力

引張・圧縮とも100kN

速度範囲

V=0.05 ～ 20mm/sec

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TO P I C S

写真1 アクチュエータ部

写真2

図1

制御操作盤

2台同時制御プログラムの操作経路や最大変形に応じて使い分けています。
表 1 にハイブリットアクチュエータ加力試験機の性能を、
写真 1 及び写真 2 に試験機のアクチュエータ部と制御操作試験が実施可能となりました。2 台同時制御プログラムを使用する試験の一例を図 2 ～図 4 に示します。
・2 連水平荷重試験（図 2 参照）

盤を示します。

同一高さの水平方向に加力試験機を 2 台配置し、幅が広2.2

い試験体の頂部近傍に荷重を加える試験

2 台同時制御プログラム

アクチュエータ加力試験機の 2 台同時制御プログラムは、・2 層水平荷重試験（図 3 参照）

1 つの制御操作盤で 2 つの試験機を動かすことが可能な他、異なる高さで同一構面の鉛直方向に加力試験機を 2 台配一方の試験機を動かしたときの荷重または変位をもう一方置し、2 層の壁などの試験体に水平荷重を加える試験の試験機の目標に設定することができ、その設定値に任意の係数をかけることも可能です（図 1 参照）。
このプログラムを導入したことにより、多様な複合加力・2 方向荷重試験（図 4 参照）
鉛直方向に荷重を加え続けながら水平方向に荷重を加える試験

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3. 2台同時制御プログラムを用いた2層耐力壁の面内せん断試験

3.1

試験体

試験体は、在来軸組工法壁倍率 2.5 倍を想定した面材片面張りの 2 層耐力壁を用いました。

3.2

試験方法

図 5 に示すように、加力は、自動コントロール式加力試
験機 2 台を使用して、次の順序で行いました。
1 層のアクチュエータ加力試験機①は、変形制御とし、正負交番繰返し加力を行いました。繰返しは、見掛けのせん断変形角γ1 が 1/450、1/300、1/200、1/150、1/100、1/75、1/50rad の正負変形時に各 3 回、1/30rad の正負変形時に 1 回とし、その後、γ1 が 1/15rad に達するまで加力を実施しました。また、2 層のアクチュエータ加力試験機②は、荷重 P1= 荷重 P2 となるように制御を行いました。
図2

 台同時制御プログラムを使用する試験の一例
2（2連水平荷重試験）

図3 2
 台同時制御プログラムを使用する試験の一例
（2層水平荷重試験）

図5

試験方法

Q 1=P1+P2、Q 2=P2、γ1=（DG1-DG2）/H1
γ2=（DG3-DG1）/H2
Q 1：1 階層せん断力（kN）、Q 2：2 階層せん断力（kN）
γ1：1 階見掛けのせん断変形角
γ2：2 階見掛けのせん断変形角

3.3

試験結果

荷重 P －見掛けのせん断変形角γ曲線を図 6 に、1 階層せん断力 Q1 － 1 階見掛けのせん断変形角γ1 曲線を図 7 に、
図418

 台同時制御プログラムを使用する試験の一例
2（2方向荷重試験）

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荷重 P1 －荷重 P2 曲線を図 8 に、破壊状況を写真 3 及び写真4 に示します。

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TO P I C S

10荷重P(kN)

50-5-10-80-4004080

見掛けのせん断変形角γ（×10 -3 rad）
P 1 －γ 1 曲線
P 2 －γ 2 曲線

図6荷重P－見掛けのせん断変形角γ曲線12.50.0

写真3-12.51/15rad

1階層せん断力Q 1 (kN)

25.0-25.0-80-40040

破壊状況
全景

80

1階見掛けのせん断変形角γ 1 （×10 -3 rad）
Q 1 max
0.1Q 1 max
0.4Q 1 max
0.9Q 1 max

Q 1 －γ 1 曲線
包絡線
完全弾塑性モデル

Q1y2/3Q 1 max
γ 1 =1/120radγ 1 o=1/300rad

図7 1階層せん断力Q1－
1階見掛けのせん断変形角γ1曲線
15荷重P 1 (kN)105

写真4 破壊状況
脚部近傍のパンチングアウト

0-5-10-15-15-10-5051015荷重P 2 (kN)

図8荷重P1－荷重P2曲線（目標変形角到達時）

a u t h o r林健太

中央試験所 構造グループ＜従事する業務＞
木造耐力壁の面内せん断試験
非耐力壁の層間変形追従性試験

4. おわりに
本稿で紹介したアクチュエータ加力試験機及び 2 台同時制御プログラムはお客様のニーズにお応えしつつ、建築基準法に基づく指定性能評価機関、JIS Q 17025 に基づく試験所として、より精度の高い試験を行えるように今回導入致しました。
本稿で紹介しました試験をご検討の際には、ご相談いただければ幸いです。

【お問い合わせ先】
中央試験所構造グループ
TEL：048-935-9000
FAX：048-935-1720

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