July 2020

JFEテクノリサーチ株式会社

No.64

構造性能センター 特集号

長沼地区
東京

千葉
東京湾
川崎京浜地区
THiNK
南渡田

図1

構造性能センターの所在地

構造性能センター 特集号

社会インフラの安全・安心を支える構造性能評価

Structural Performance Evaluation Supporting Security and Safety of Social Infrastructure▶なぜいまこれが？

要もあります。一方、首都圏を中心との2地区（図1）です。それぞれの地区に国民の生活やあらゆる社会経済活動した大規模プロジェクトやそれにとも大型構造物などの性能を評価する試験

はインフラストラクチャー（以下、インなう周辺地域と一体となった道路、そ機（構造物試験機、疲労試験機、テスフラ）によって支えられているといえまの他の施設の開発は、短工期、持続可トベッドなど）を備え、部材・構造物にす。インフラを取り巻く環境は、社会能性などの観点から、従来にない特長さまざまな力を加え性能を検証してい成長の変化、災害や事故による要求性の製品や技術が求められています。そます。主なサービスは、構造部材引張・能の変化によってもたらされた製品やのため一層の低コスト化（省材料化や省圧縮試験、構造部材曲げ 試験、構造技術提供によって発展してきています。

力化）、高耐久性等も指向され、インフ部材疲労試験、高速載荷試験、落錘試

しかし、現在のインフラの多くは高ラに対する技術ニーズはますます複雑

験、耐風圧試験です。今後も時代の要度成長期以降に集中的に建設されたも化してきています。

請に応え、お客様にご満足いただけるので、今後、老朽化が進む中、トンネ▶これがポイント！

ソリューションを提供して貢献し続けた

ルや橋梁の崩壊などのような大事故を構造材料ソリューション本部構造性能未然に防ぐため、維持管理・更新・マネセンターは、インフラ整備・老朽更新ニージメント技術の構築が不可欠です。まズに応えるため多種多様な技術提案をた、”国土強靭化”という言葉を耳にするすることにより、タイムリーにインフラ構ことが多くなりましたが、国土・国民を造物の性能評価を行ってきております。

いと考えています。どうぞ、お気軽にお問い合わせください。
▶お問い合せ先
構造材料ソリューション本部 構造性能センター

地震、台風などの自然災害から守ると当センターの所在地は、京浜地区（川石井 匠

いう恒久的な課題に取り組んでいく必

崎市川崎区）と長沼地区（千葉市稲毛区）

ta-ishii@jfe-tec.co.jp

構造性能センター 特集号

Testing Machine for Compressive, Tensile, and Bending Tests on Large Structural Members

インフラ評価技術（１）

試験実施例〜大型構造部材の万能試験が可能〜（1）
トンネルセグメントの各種試験（図2）

10MN大型構造物試験機は、静的な荷トンネルの壁面は分割されたブロッ

重変形特性について評価でき、耐震建▶なぜいまこれが?

ク（セグメント）を組み上げて構成されて物や合成構造建物、超高層建物などに響の評価もできます。

首都直下地震や南海トラフ・相模トラいます。セグメント性能確認のための曲おける技術開発の支援にもお役に立っ

フの巨大地震など、大地震の発生が懸げ試験やシールド推進時のジャッキ推ています。お気軽にご相談ください。
▶お問い合せ先念される中、耐震強度の向上を目的と力の耐荷力を確認する推力試験を実施

して構造物の大型化・大断面化や使用材しています。大断面のセグメントの場合料の高強度化が進んでいます。

は3MNを超える荷重が必要となるため、験機を用いて、建設用鋼材の継手や構造げ試験時の支点部はセグメント部材の構造物試験、性能確認試験を実施の円弧状に対応した独自治具をしています。これらの試験は、建設分野の使用するので、さまざまな径のセグメントに対応できます。
（2）
大型溶接継手の引張試験（図3）

10MN大型構造物試験機（図1）

圧縮新工法・新製品の開発に貢献しています。
▶ これがポイント！

冷却ボックス

引張本試験機が有効です。また、曲石井 匠

ta-ishii@jfe-tec.co.jp

移動クロスヘッド当センターでは、10MN大型構造物試

構造材料ソリューション本部 構造性能センター

鋼構造物等、厚板で構成され圧縮、引張とも10MNの荷重載荷が可る大型継手・接合部を大荷重で能です。試験空間は高さ7m×幅3m、曲性能確認することが可能です。

げスパンは最大で20mまで対応できまつか み 部 のチャッキング 幅はす。地震時に発生する外力を載荷する500mm、厚みは100mmまで可能

ことにより鋼管杭・鋼矢板などの部材単です。また、オプションで継手

曲げ

図1 10MN大型構造物試験機

図3

大型溶接継手の引張試験
セグメント

セグメント

体としての構造性能や鋼製セグメント、 部を一定温度に冷却しながらの柱材として使われる角形鋼管や円形鋼管などの構造性能を検証しています。

曲げ試験

試験も可能で、鋼材および溶接

図2部の靭性が継手性能に与える影

推力試験

トンネルセグメントの各種試験

Structural Test under Various Loading Patterns

構造性能センター 特集号

インフラ評価技術（2）壁をもつテストベッドも2面所有してい験体に負荷した後、地震力に相当する〜任意の載荷形態を実現〜ます。また、それぞれのテストベッド空水平荷重を油圧ジャッキで正負交番載間には、天井クレーンが付帯しており、 荷しています。これにより試験体の損▶なぜいまこれが?
構造物の部材には、外力が加わります。それにより、圧縮力や引張力、せ最大で15トンの能力を有します。試験

傷状況（図2）と耐震性能の確認を行って体形状や重量によって、テストベッドをおります。

選択して試験いたします。

当センターは、テストベッド空間を用ん断力、曲げモーメント、さらにねじり試験実施例

いたオーダーメードの多軸載荷を行うノ

力とさまざまな力が部材へ多方向から・鋼管杭の耐震性能確認試験

ウハウを蓄積しています。お気軽にご同時に加わります。構造部材の安全性

港湾構造物の桟橋に用いられる鋼管相談ください。の確認には、それらの多軸荷重状態を杭の耐震性能を確認するため、縮尺モ▶お問い合せ先反映した試験が必要です。

デルを用いた正負交番載荷試験を実施

当センターでは、テストベッド空間をしています。試験は図1に示す載荷装置

用いて、お客様の要求、製品・構造物にを用いて、鉛直力を油圧ジャッキで試あった試験をオーダーメードで実施し表1ています。
▶これがポイント！
テストベッド

所在地
耐力床
反力壁

テストベッド 1（RC）
京浜地区
17.9m × 10.8m
7.2mH × 10.8mW

構造材料ソリューション本部 構造性能センター

石井 匠

ta-ishii@jfe-tec.co.jp

テストベッドの仕様

テストベッド 2（鋼製）
京浜地区
12.0m × 7.8m
なし

テストベッド 3（RC） テストベッド 4（SRC）
長沼地区
長沼地区
10m × 17.85m
12.4m × 20.5m
7mH × 9mW
なし

土木・建築をはじめとする、あらゆる構造物に対して任意の載荷形態をとることが可能です。より実物に近い大型水平地震力鉛直地震力

構造物試験には欠かせない空間です。
テストベッドの仕様を表1に示します。
当センターでは、京浜地区、長沼地区で合わせて計4つのテストベッドを所有しています。耐力床だけでなく、反力

図1

鋼管杭の耐震試験

2図2

鋼管杭座屈状況

Evaluation of Fatigue Behavior and Damage on Structural Members

構造性能センター 特集号

インフラ評価技術（3）〜構造物の疲労現象を解明〜▶なぜいまこれが?

1MN・500kN疲労アクチュエーター（図2） 央を荷重載荷点として繰返し荷重を載荷移動式アクチュエーターであることかしています。

ら、試験空間はテストベッドと鉄骨フレー

当センターは、テストベッドと移動式ムを利用して任意に設定することが可

アクチュエーターを組み合わせた構造

鋼製の道路橋や鉄道橋は長期にわた能で、任意の試験体形状に対応可能で物疲労試験を多数実施してきた実績がる苛酷な繰り返し荷重により、疲労が進す。1MN疲労アクチュエーターは、荷重あります。お気軽にご相談ください。
▶お問い合せ先行し構造物としての性能を確保できなく±1,000kN、ストローク±100mm、最大繰なる場合があります。よって疲労損傷の返し速度20Hzです。制御形式は荷重、変発生傾向と交通条件・構造条件・溶接品質位とも可能です。500kN疲労アクチュエー

等各種要因との関連性について実験的検ターは、荷重±500kN、ストローク討を行うことは重要と考えられています。

±100mm、最大繰返し速度1Hzで当センターでは、保有する疲労試験す。これらにより、鋼橋桁、橋梁部品、機（表1）により、建設用鋼材の継手や構道路床板など様々な構造物の疲労造部材・構造物の疲労試験を実施してい性能を確認しています。

ます。これらの試験は、疲労耐久性に試験実施例配慮した継手の選定、構造の決定に貢・鋼製橋脚隅角部疲労試験（図3）献しています。

構造材料ソリューション本部 構造性能センター

石井 匠

ta-ishii@jfe-tec.co.jp
表1

疲労試験機の仕様

主な試験装置750kN 高速疲労試験機
1MN 動的アクチュエータ
500kN 動的アクチュエータ
100kN 動的アクチュエータ

性能・仕様
動的 ± 750kN
動的 ± 1.0MN
動的 ± 500kN
動的 ± 100kN

鋼製橋脚の梁と柱の交差部（隅▶ これがポイント！

角部）
は、溶接部に潜在するきず等

750kN疲労試験機（図1）が影響するため、疲労上の弱点と1,000kN疲労の疲労挙動を検証するため、鋼製です。最大試験空間は、高さ2m×幅1.5m

橋脚隅角部を模した試験体をテス×長さ3mです。
継手の引張圧縮疲労試験、 トベッド上に設置し、500kN疲労試
梁材の曲げ疲労試験などに対応できます。

験機2基を同期させて上梁支間中500kN疲労

図2 1MN・500kN
疲労アクチュエーター定置式の試験機であり、荷重±750kN、 いわれています。鋼製橋脚隅角部
ストローク±50mm、最大繰返し速度20Hz

構造性能センター 特集号

所在地
長沼地区
長沼地区
長沼地区
京浜地区

図1 750kN疲労試験機

図3

鋼製橋脚隅角部疲労試験

Understanding of Seismic Performance of Structural Members by Dynamic Loading

インフラ評価技術（4）▶これがポイント！

り付くことを想定し、載荷装置には、両〜動的荷重を受ける構造部材の履歴性状を把握〜

1.5MN・500kN高速載荷試験機

端高力ボルト接合で設置し、45°方向載▶なぜいまこれが?

sec、最 大150cm/secの載 荷 速 度により、 効果を発揮することを確認しています。

近年高層建築物においては、主架構の1.5MNおよび500kN高速載荷試験機の荷としています。結果として，想定地震仕様を表1に示す。それぞれ最大60cm/10回程度の入力に対して，安定した制震
東北地方太平洋沖地震以降、地震被柱梁接合部の梁端溶接部の破断現象に損傷を最小限に抑えるためにエネルギー及ぼす歪速度の影響や、実地震波に対す災後の建物、制震装置および免震装置吸収型の制震部材や免震装置の採用例がる応答挙動を確認することが可能です。の健全性評価が求められています。高

多くなっています。一方、国土交通省で試験実施例

速載荷試験機がお客様の製品評価におは、超高層建築物等における長周期地震・制震ブレースの高速載荷試験（図2）役に立てることを期待しております。ぜ動への対策をとりまとめ、平成29年4月1日

ブレース型制震ダンパーの保有性能を以降に申請する性能評価に基づく大臣認確認するため、代表的な長周期地震動定によって新築される建物について、従に対する動的載荷試験を行なった例で来からの検討に加えて、対象地震によっす。制震ブレースは、低降伏点鋼LY225て建設地で発生すると想定される長周期を軸力材としています。実際の建物に取ひお気軽にご相談ください。
▶お問い合せ先
構造材料ソリューション本部 構造性能センター

石井 匠

ta-ishii@jfe-tec.co.jp

地震動に対する検討を義務付けています。
ダンパー歪 （％）

また、既存の超高層建築物等についても、損傷等による危害が発生するおそれがある場合、自主的な検証や必要に応じた補強等の措置を促すこととしています。
当センターでは、高速載荷試験機（図1）を用いて各種構造物における部材や制震・免震ダンパーなどの長周期および極大地震入力に対する保有性能を確認するための試験を実施しています。

長周期地震動の応答例

継続時間約8分
時間（秒）

図1

高速載荷試験機

図2
表1

主な試験装置
1.5MN 高速載荷試験機
500kN 高速載荷試験機

3

制震ブレースの高速載荷試験

高速載荷試験機の仕様

性能・仕様
動的 ± 1.5MN、最大速度 60cm/s、最大振幅 ± 300mm
動的 ± 500kN、最大速度 150cm/s、最大振幅 ± 300mm

所在地
京浜地区
京浜地区

構造性能センター 特集号

Dynamic Wind Pressure Test of Roofs, Walls and Others Installed on Structural Frames

インフラ評価技術（5）の仕様を表1に示します。に至るまで段階的に負圧にて加圧しまし〜外装材の耐風性能を確認〜試験実施例た。それにより耐風圧性能、残留変形、・折板屋根材の耐風圧試験

嵌合強度などを調査しています（図2）。

▶なぜいまこれが?

折板屋根材（4,200×2,600×0.6）を動風

当センターではそのほか、太陽電池モ圧試験機の開口部にセットし、その後そジュールの耐風圧試験も実績がございま頻発しています。それにともない強風、 の周辺に気密保持治具を配置して気密す。また太陽電池モジュールに付帯する架近年、大型台風の襲来や竜巻発生が暴風雨による外壁の剥離など建築物外性能を向上させています。耐風圧試験で台や基礎などの構成部材の強風被害にみ装材の被害や屋外に設置する装置や設は、屋根材全体に空気圧による等分布る脆弱性の有無についての検討も行って備に想定外の事故が発生しています。 荷重を加え、風圧力に対する強度特性をいます。それらの耐荷力試験や要素試験調べています。中央変位が材長Lの1/300も実施可能です。お気軽にご相談ください。

このような強風による被害を低減するため、雨や風に対する耐久性を評価する （=10mm）に達するまで段階的に負圧（圧動風圧試験が重要になってきています。

力箱内正圧）にて加圧しています。昇圧▶これがポイント！

速度50Pa/秒とし、中央変位が10mmに到

動風圧試験

達後、除荷および変位計を取外し、破壊▶お問い合せ先
構造材料ソリューション本部 構造性能センター

石井 匠

ta-ishii@jfe-tec.co.jp

動風圧試験とは、サッシ、ドア、外壁、圧力（Pa）

屋根などの雨、風に対する水密性、気密性、耐風圧の性能を確認する試験です。水密変位: L/300近傍（10mm）
負圧性試験は、試験体に強弱のある脈動圧を0 点調整加えながら散水し、その防水性を調べます。
気密性試験は、試験体の片側より圧力を加えて空気の流れ量を測定し、その気密性を調べます。また耐風圧試験は、試験体全体に空気圧による等分布荷重を加え、風圧力に対する強度性能を評価します。
動風圧試験装置の外観を図1に、装置
構造性能センター 特集号

インフラ評価技術（6）〜橋梁の現地調査および健全度診断〜▶なぜいまこれが?
全国には約72万橋の橋梁があり、10年後破壊

加圧step: 200Pa（各step1分保持）図1

動風圧試験装置の外観

表1

動風圧試験装置の仕様

折板屋根材
変位計

2.5mW × 4mL × 0.6mD
圧力箱寸法（材長方向は 2m と 1.7m でしきり可）最大圧力
直列 ± 9.8kPa 並列 ± 4.9kPa
平均圧力 ± 2.5kPa
脈動圧力
振幅 ± 0.7kPa、周期 2sec
散水量
2 ～ 8ℓ/m2・min

図2変位計
取り外し

残留変位、残留ひずみ測定

折板屋根材の耐風圧試験

The Bridge Soundness Estimation from the Field Investigationの健全性判定、錆のX線回折や暴露試験評を得ています。モニタリング結果と、腐食片の偏光断面観察による錆の健全度判定

状況や気象データとを比較することで、異など、様々な手法による判定が可能です。

常腐食の原因を解析することが可能です。

塗装橋は長期保全のために、塗替えにその他、目的により、調査計画をご提よる修繕が必要となります。当社では積案させていただくことも可能です。お気（図2、図3）には半数以上が建設から50年を迎えます。 層塗装に対し、カット式膜厚計

軽にご相談ください。

老朽化を原因とした事故に起因して、平成を用いて現地で膜厚測定し、塗装余寿命▶お問い合せ先26年には道路の維持または修繕に関する技の判定を行います。部位ごとの塗替え優

機能材料ソリューション本部 環境耐久性・腐食解析センター

術的基準が示され、5年に1回の点検が法令先度や、ライフサイクルコストを考慮しにより定められました。定期的なメンテナンスた適切な塗替え時期を提案いたします。

や適切な維持管理は、社会的な損失を最小また、鋼板を切り取ることなく、塗膜損限にするために必要不可欠となっています。

傷レベルの最小限の塗膜片から塗膜の断▶これがポイント！

面サンプルを作成し、電子線マイクロア

吉田 新a-yoshida@jfe-tec.co.jp

図1 実橋調査の状況

当社では、耐候性鋼橋梁や塗装橋を対ナライザにより、塗膜中への塩素の拡散象とした現地調査を請負、健全度評価を実を観察したり、ジンクリッチペイント中施しています（図1）。耐候性鋼橋梁の調査の亜鉛粒子の状態を観察することで膜厚

図2

カット式膜厚計

では、鉄鋼メーカーのグループ会社として、 の健全度を把握することも可能です。
豊富な知識と経験により健全度を評価しま

現地調査時に、各種センサ類を用いたす。通常の評点付け以外に、経年腐食量腐食環境のモニタリングを実施することも好図3 カット部の模式図（断面方向）◆このパンフレットの送付中止、宛名変更は jfetecsalesmarketing@jfe-tec.co.jp へご連絡ください
発行人／蛭田 敏樹
JFE-TEC News 〈 2 0 2 0 〉 発行所／JFEテクノリサーチ株式会社
営業企画部

No.64

2020年7月発行〒100-0004 東京都千代田区大手町2－7－1（JFE商事ビル7F）
0120-643-777
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