特許 7068815 耐荷性能試験装置および耐荷性能試験方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-09

(45)【発行日】2022-05-17

(54)【発明の名称】耐荷性能試験装置および耐荷性能試験方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 3/20 20060101AFI20220510BHJP

【ＦＩ】

G01N3/20

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2017238998

(22)【出願日】2017-12-13

(65)【公開番号】P2019105574

(43)【公開日】2019-06-27

【審査請求日】2020-11-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000230010

【氏名又は名称】ジオスター株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】509200613

【氏名又は名称】株式会社横河ＮＳエンジニアリング

(73)【特許権者】

【識別番号】000156581

【氏名又は名称】日鉄環境株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100161506

【弁理士】

【氏名又は名称】川渕 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(72)【発明者】

【氏名】土屋 雅徳

(72)【発明者】

【氏名】荒木 尚幸

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 寛

(72)【発明者】

【氏名】吉村 友季

(72)【発明者】

【氏名】大木 智明

(72)【発明者】

【氏名】吉武 謙二

(72)【発明者】

【氏名】田中 博一

(72)【発明者】

【氏名】林 大輔

(72)【発明者】

【氏名】中谷 郁夫

(72)【発明者】

【氏名】小山 直人

(72)【発明者】

【氏名】竹内 大輔

(72)【発明者】

【氏名】桑原 政道

【審査官】前田 敏行

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０６１０１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０４２２５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－００７４５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０１０９１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１８３９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２６５５５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２１８１４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０００６１２６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ３／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

隅角部を挟んで２つの柱状体が互いに直交する方向に配置されてＬ字型の形状をなす構造試験体に載荷する耐荷性能試験装置であって、
前記構造試験体の２つの端面のそれぞれに接続される載荷クレビスと、
前記載荷クレビスを前記２つの柱状体それぞれの中心軸を含む平面に直交する方向を回転中心として回転可能に支持するサポート架台と、
２つの前記サポート架台同士の間を連結し、かつ前記サポート架台同士の連結方向に伸縮するシリンダを有する伸縮装置と、
を備え、
前記シリンダの伸縮によって前記構造試験体に対して載荷可能に設けられていることを特徴とする耐荷性能試験装置。

【請求項2】

前記２つのサポート架台を支持するベース架台が設けられ、
前記サポート架台のうち一方の第１サポート架台は前記ベース架台に固定され、他方の第２サポート架台は前記ベース架台の支持面に沿って移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の耐荷性能試験装置。

【請求項3】

前記載荷クレビスと前記サポート架台との支持部における回転中心が、前記２つの柱状体それぞれの中心軸を含む平面に直交する方向から見て、前記柱状体の中心軸の延長線上に位置していることを特徴とする請求項１又は２に記載の耐荷性能試験装置。

【請求項4】

前記構造試験体には、構造部材としての鋼材を有し、
前記鋼材と前記載荷クレビスとが溶着により固定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の耐荷性能試験装置。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか１項に記載の耐荷性能試験装置を用いて前記構造試験体に載荷して耐荷性能を試験するための耐荷性能試験方法であって、
前記構造試験体の２つの端面のそれぞれに前記載荷クレビスを接続する工程と、
前記載荷クレビスに前記サポート架台を回転可能に支持する工程と、
前記２つのサポート架台同士の間を前記伸縮装置で連結する工程と、
前記伸縮装置のシリンダを伸縮することにより前記構造試験体に載荷する工程と、
を有することを特徴とする耐荷性能試験方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、耐荷性能試験装置および耐荷性能試験方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ラーメン構造の耐荷性能を評価する際には、ラーメン構造を構成するコンクリート隅角部の接合部耐力を評価試験が行われ、例えば特許文献１に示すような構造体全体を模擬した載荷試験方法が知られている。
このような載荷試験の場合には、ラーメン構造全体を模擬した載荷試験が行われるが、試験体が大きくなる傾向があり、更に、固定端となる反力設備等、試験体の大きさを大きく上回る試験設備が必要となる。そして、スペースの制限により大規模な試験設備で載荷できない場合は、試験体を縮小することが必要となり、試験体の構造細目を満たすことが困難になる弊害も生じる。

【0003】

そこで、試験体あるいは試験装置の上述したようなサイズに関わる問題を解消する手段として、図４に示すような隅角部１００ａを挟む２本のコンクリート躯体１０１Ａ、１０１ＢでＬ字形状の模擬試験体１００を作成し、この模擬試験体１００に載荷して耐荷性を試験する方法が採用されている。具体的には、隅角部１００ａを挟んだ両コンクリート躯体１０１Ａ、１０１Ｂのそれぞれに載荷クレビス１０２Ａ、１０２Ｂでコンクリート躯体１０１Ａ、１０１Ｂの突出端を表裏から挟持した状態で長ボルト１０３によって固定し、これら２つの載荷クレビス１０２Ａ、１０２Ｂを連結するように設置した油圧ジャッキ１０４を作動させて両コンクリート躯体１０１Ａ、１０１Ｂに荷重を付加していた。
ここで、図４に示す符号Ｌはコンクリート躯体１０１Ａ、１０１Ｂの接合部から載荷クレビス１０２Ａ、１０２Ｂにおける油圧ジャッキ１０４の取付け部１０２ａまでの距離、符号Ｐは油圧ジャッキ１０４の作用力（載荷力）、符号Ｖは取付け部１０２ａにおける軸力、符号Ｈは取付け部１０２ａにおける水平力、符号ｅはコンクリート躯体１０１Ａ、１０１Ｂの中心軸から取付け部１０２ａまでの偏心距離を示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平４－０６６８４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来の耐荷性能試験装置では、以下のような問題があった。
すなわち、図４に示すような従来の耐荷性能試験装置１００を用いた試験方法では、載荷クレビス１０２Ａ、１０２Ｂとコンクリート躯体１０１Ａ、１０１Ｂとの間に十分な摩擦力を確保することができずに、両者間に軸方向（図４で矢印Ｅ方向）の滑りが生じることがあった。この場合には、コンクリート躯体１０１Ａ、１０１Ｂの軸方向力（軸力）を十分に伝達することができず、ラーメン構造の軸方向引張力による耐力減退、圧縮力による耐力増加という現象が反映できず、結果として曲げせん断のみで耐荷性能を評価せざるを得なかった。

【0006】

また、コンクリート躯体１０１Ａ、１０１Ｂの表面に生じる軸方向力では、偏心モーメントＭ（＝Ｈ×Ｌ+（Ｖ×ｅ））が発生するため、試験体にかかるモーメント力の計算が複雑化し、更に塑性域ではモーメント－変形角の関係の検証が一層困難になっていた。
さらに、軸力と水平力を複数台の油圧ジャッキで分担して付加する方法も考えられるが、複数のジャッキを連動して制御するには制御ソフトや装置面で困難が伴うことから、複雑な構造となる問題があり、その点で改良の余地があった。

【0007】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型でかつ簡単な構造により正確に作用力を伝達することを可能とすることで、ラーメン構造の隅角部の耐荷性能を高精度で評価することができる耐荷性能試験装置および耐荷性能試験方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明に係る耐荷性能試験装置では、隅角部を挟んで２つの柱状体が互いに直交する方向に配置されてＬ字型の形状をなす構造試験体に載荷する耐荷性能試験装置であって、前記構造試験体の２つの端面のそれぞれに接続される載荷クレビスと、前記載荷クレビスを前記２つの柱状体それぞれの中心軸を含む平面に直交する方向を回転中心として回転可能に支持するサポート架台と、２つの前記サポート架台同士の間を連結し、かつ前記サポート架台同士の連結方向に伸縮するシリンダを有する伸縮装置と、を備え、前記シリンダの伸縮によって前記構造試験体に対して載荷可能に設けられていることを特徴としている。

【0009】

また、本発明に係る耐荷性能試験方法では、上述した耐荷性能試験装置を用いて前記構造試験体に載荷して耐荷性能を試験するための耐荷性能試験方法であって、前記構造試験体の２つの端面のそれぞれに前記載荷クレビスを接続する工程と、前記載荷クレビスに前記サポート架台を回転可能に支持する工程と、前記２つのサポート架台同士の間を前記伸縮装置で連結する工程と、前記伸縮装置のシリンダを伸縮することにより前記構造試験体に載荷する工程と、を有することを特徴としている。

【0010】

本発明では、２つのサポート架台の間を連結する伸縮装置のシリンダを伸縮させることで、構造試験体に対して大きな作用力（載荷力）を付加することができる。そして、隅角部と２つのサポート架台とを頂点とする三角形を構成し、シリンダの作用力が前記三角形の内力で釣り合うこととなる。そのため、シリンダの作用力が外部に伝達されることがなく、従来のような大きな反力設備が不要となる利点がある。
また、本発明では、構造試験体の２つの端面に接続される載荷クレビスが構造試験体の中心軸に位置することから、柱状体において軸力による偏心モーメントの偶力が生じることがなくなる。そのため、伸縮装置の載荷力に対して小型でかつ簡単な構造で構造試験体に正確に作用力を伝達することができ、ラーメン構造の隅角部の耐荷性能を正確に評価することができる。このように、簡単な図形上の釣り合いによって各部に生じる軸力、せん断力、曲げモーメントを精度よく算出することが可能となり、従来のような特殊な制御装置、載荷プログラムが不要になる。

【0011】

また、本発明では、上述したように２つの柱状体と伸縮装置のシリンダの力が三角形の内力で釣り合うことから、サポート架台が伸縮装置と構造試験体に接続される載荷クレビスとの偏心モーメントのみを負担するため、サポート架台を構造試験体の規模に対して十分に小さい部材にできる利点がある。
さらに、本発明では、構造試験体が実際のラーメン構造に対して半分程度の規模のものを採用できることから、試験体の製作コストを低減することができる。
さらにまた、本発明では、構造試験体が載荷クレビスを介してサポート架台と回転可能に連結されているため、柱状体の中心軸が載荷クレビスとサポート架台との回転中心と交差するように構造試験体の位置を調整することにより、不要な偏心モーメントの発生を抑制することができる。

【0012】

また、本発明に係る耐荷性能試験装置は、前記２つのサポート架台を支持するベース架台が設けられ、前記サポート架台のうち一方の第１サポート架台は前記ベース架台に固定され、他方の第２サポート架台は前記ベース架台の支持面に沿って移動可能に設けられていることが好ましい。

【0013】

この場合には、第２サポート架台がベース架台に対して移動可能に設けられているため、ベース架台は移動可能なサポート架台との間にわずかな摩擦力が作用するものの、力学的に上述した三角形構造に対して縁が切られた状態となるため、ベース架台の設計強度を最小限に抑えることができる。

【0014】

また、本発明に係る耐荷性能試験装置は、前記載荷クレビスと前記サポート架台との支持部における回転中心が、前記２つの柱状体それぞれの中心軸を含む平面に直交する方向から見て、前記柱状体の中心軸の延長線上に位置していることが好ましい。

【0015】

本発明では、構造試験体に接続される載荷クレビスのサポート架台に対する回転中心が柱状体の中心軸の延長線上に一致しているので、構造試験体に対して不要な偏心モーメントの偶力の発生を抑制することができる。

【0016】

また、本発明に係る耐荷性能試験装置は、前記構造試験体には、構造部材としての鋼材を有し、前記鋼材と前記載荷クレビスとが溶着により固定されていることが好ましい。

【0017】

この場合には、載荷クレビスを構造試験体の鋼材に溶着することで容易にかつ強固に固定することができる。そして、隅角部に対してモーメントの負担を小さくできる構造となるため、構造試験体の隅角部で塑性化が進んでも、載荷クレビスの周辺は弾性状態を保つことができ、正確なせん断力、軸力の伝達が可能である。

【発明の効果】

【0018】

本発明の耐荷性能試験装置および耐荷性能試験方法によれば、小型でかつ簡単な構造により正確に作用力を伝達することを可能とすることで、ラーメン構造の隅角部の耐荷性能を高精度で評価することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施の形態による耐荷性能試験装置を上方から見た平面図である。

【図2】図１に示すＡ－Ａ線矢視図である。

【図3】図１に示す耐荷性能試験装置の動作を説明するための簡略した図であって、（ａ）は載荷前の状態の図、（ｂ）は載荷時でシリンダを伸張させた状態の図である。

【図4】従来の耐荷性能試験装置を上方から見た平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施の形態による耐荷性能試験装置および耐荷性能試験方法について、図面に基づいて説明する。

【0021】

図１及び図２に示すように、本実施の形態による耐荷性能試験装置１は、隅角部２Ｃを有する構造試験体２に載荷して耐荷性能を試験（耐荷性能試験）するための装置である。

【0022】

構造試験体２は、本実施の形態では鉄筋コンクリート造であり、隅角部２Ｃを挟んで２つの柱状体２Ａ、２Ｂが互いに直交する方向に配置されてＬ字型の形状をなしている。柱状体２Ａ、２Ｂは、ラーメン構造物の梁と柱に相当する部分である。隅角部２Ｃは、２つの柱状体２Ａ、２Ｂの接合部である。柱状体２Ａ、２Ｂは、それぞれ中心軸Ｏ１、Ｏ２方向から見た断面形状が正方形をなし、中心軸Ｏ１、Ｏ２方向に延びる長さ寸法も同じになっている。

【0023】

耐荷性能試験装置１において、図１の紙面に直交する方向が上下方向Ｘ２を示している。
構造試験体２は、耐荷性能試験装置１に取り付けた状態において、上方から見て、２つの柱状体２Ａ、２Ｂの各中心軸Ｏ１、Ｏ２を含む平面に直交する方向を上下方向Ｘ２に向けた状態で設置される。
なお、図１及び図２において中心軸Ｏ１、Ｏ２に平行に延びる点線は、柱状体２Ａ、２Ｂのコンクリート内部に埋設される鉄筋２１（鋼材）を示している。

【0024】

構造試験体２は、柱状体２Ａ、２Ｂのそれぞれの端面２ｂに正方形状の平板からなる端板２３が固定されている。端板２３は、柱状体２Ａ、２Ｂの端面２ｂの全周から張り出した状態で取り付けられている。端板２３の柱状体２Ａ、２Ｂ側の面には、その面から突出する複数本のスタッドジベル２２が溶着された状態で垂設されている。各スタッドジベル２２は、柱状体２Ａ、２Ｂの中心軸Ｏ１、Ｏ２方向から見て、構造試験体２のコンクリートに埋設される鉄筋２１に対応する位置に設けられている。鉄筋２１に溶着されている。このように構成される構造試験体２は、端板２３のスタッドジベル２２を構造試験体２の鉄筋２１に溶着した後に、構造試験体２のコンクリートを打設し、柱状体２Ａ、２Ｂのそれぞれの端面２ｂに端板２３が固定された構造が製造される。

【0025】

耐荷性能試験装置１は、構造試験体２の２つの端面２ｂ、２ｂに固定された端板２３に対して着脱自在に接続される載荷クレビス３（３Ａ、３Ｂ）と、載荷クレビス３Ａ、３Ｂを回転可能に支持するサポート架台４（４Ａ、４Ｂ）と、２つのサポート架台４Ａ、４Ｂ同士の間を連結し、かつサポート架台４Ａ、４Ｂ同士の連結方向Ｘ１に伸縮するシリンダ５１を有する油圧ジャッキ５（伸縮装置）と、２つのサポート架台４Ａ、４Ｂを支持するベース架台６と、を備えている。

【0026】

載荷クレビス３Ａ、３Ｂは、構造試験体２と、油圧ジャッキ５によって連結された２つのサポート架台４Ａ、４Ｂのそれぞれと、を連結している。載荷クレビス３Ａ、３Ｂは、固定板３１と、固定板３１の一方の第１面３１ａに直交する方向に突出するように設けられた連結板３２と、を有している。

【0027】

固定板３１は、端板２３とほぼ同形状の正方形の平板であって、第２面３１ｂが構造試験体２の端板２３の外面に対して面接触により当接させた状態で、端板２３における柱状体２Ａ、２Ｂよりも外側に張出した外周部に対して複数のボルト３３によって固定されている。

【0028】

連結板３２は、図２に示すように、４枚が間隔をあけて互いに平行に配列されている。連結板３２は、２枚一組でセットになっており、一組の連結板３２、３２同士の間隔は、後述するサポート架台４の連結リブ４２の厚さ寸法と略同厚となっている。

【0029】

各連結板３２には、図１に示すように、それぞれ厚さ方向に貫通する第１連結孔３２ａが形成されている。連結板３２は、載荷クレビス３が構造試験体２に固定された状態で、第１連結孔３２ａの回転中心Ｃ１が上下方向Ｘ２を向くように配置される。また、第１連結孔３２ａの回転中心Ｃ１は、上方から見て、柱状体２Ａ、２Ｂの中心軸Ｏ１、Ｏ２の延長線上に位置している。この第１連結孔３２ａの回転中心Ｃ１は、載荷クレビス３とサポート架台４との支持部における回転中心である。そして、各連結板３２の第１連結孔３２ａには、後述するサポート架台４の連結リブ４２に形成される第２連結孔４２ａにも共通する連結ピン３４が挿通される。

【0030】

ベース架台６は、構造試験体２に載荷クレビス３を介して連結された２つのサポート架台４Ａ、４Ｂの両方が支持される。具体的にベース架台６は、一方向に延びるベース本体６１と、ベース本体６１における長さ方向の一端側に設けられる固定架台６２と、長さ方向の他端側に設けられる摺動架台６３と、を備えている。ベース本体６１、固定架台６２、及び摺動架台６３は、それぞれＨ形鋼から構成されている。

【0031】

固定架台６２は、ベース本体６１の一端面６１ａに固定されている。固定架台６２におけるベース本体６１と反対側の固定面６２ａには、載荷クレビス３Ａを介して構造試験体２に連結された第１サポート架台４Ａがボルト６４によって固定されている。すなわち、第１サポート架台４Ａの位置は、ベース架台６に対して相対的に移動しない固定位置となる。なお、第１サポート架台４Ａは、ボルト６４の代わりに溶接により固定架台６２に固定されていてもよい。

【0032】

摺動架台６３は、ベース本体６１の一端面６１ａに固定されている。摺動架台６３におけるベース本体６１と反対側の摺動面６３ａ（支持面）には、載荷クレビス３Ｂを介して構造試験体２に連結された第２サポート架台４Ｂが連結方向Ｘ１に摺動可能に案内する一対の案内レール６５が設けられている。一対の案内レール６５は、互いに一定の間隔をあけて連結方向Ｘ１に沿って延在している。すなわち、第２サポート架台４Ｂの位置は、ベース架台６に対して連結方向Ｘ１に移動することになる。

【0033】

サポート架台４Ａ、４Ｂは、ベース架台６に固定、又は摺動可能に支持され、かつ油圧ジャッキ５の端部が支持される架台本体４１、４３と、架台本体４１を載荷クレビス３の連結板３２に対して回転可能に連結する連結リブ４２と、を備えている。

【0034】

第１サポート架台４Ａの第１架台本体４１は、ベース架台６における連結方向Ｘ１の一端側の固定架台６２に対して固定されている。

【0035】

第１架台本体４１は、第１サポート架台４Ａをベース架台６に固定した状態で、連結方向Ｘ１の内側に突出し、油圧ジャッキ５の一端５ａを支持する第１ジャッキ取付部４４Ａを有している。第１ジャッキ取付部４４Ａは、上下方向Ｘ２に貫通する係止孔４４ａが形成されており、係止ピン４５によって油圧ジャッキ５の一端５ａに対して上下方向Ｘ２を回転軸として回転可能に支持されている。

【0036】

連結リブ４２は、２枚が間隔をあけて互いに平行に配列されている。連結リブ４２には、それぞれ厚さ方向に貫通する第２連結孔４２ａが形成されている。連結リブ４２は、載荷クレビス３が構造試験体２に固定された状態で、第２連結孔４２ａの回転中心Ｃ１が上下方向Ｘ２を向くように配置される。また、第２連結孔４２ａの回転中心Ｃ１は、上方から見て、柱状体２Ａ、２Ｂの中心軸Ｏ１、Ｏ２の延長線上に位置している。この第２連結孔４２ａの回転中心Ｃ１は、載荷クレビス３とサポート架台４との支持部における回転中心である。そして、各連結リブ４２の第２連結孔４２ａには、載荷クレビス３の連結板３２に形成される第１連結孔３２ａに挿通される連結ピン３４が挿通される。すなわち、連結リブ４２は、図２に示すように、上述した載荷クレビス３の一対の連結板３２、３２によって挟まれた状態でそれぞれの連結孔３２ａ、４２ａに連結ピン３４が挿通され、載荷クレビス３とサポート架台４Ａ、４Ｂとが連結ピン３４回りに回転自在に支持されている。

【0037】

第２サポート架台４Ｂの第２架台本体４３は、ベース架台６における連結方向Ｘ１の他端側の摺動架台６３に対して連結方向Ｘ１に摺動可能に支持されている。第２架台本体４３のベース架台６側の端面には、ベース架台６に設けられた一対の案内レール６５に沿って案内される摺動体４６が支持されている。第２サポート架台４Ｂは、連結方向Ｘ１には移動可能であるが、連結方向Ｘ１に交差する方向への移動は規制されている。

【0038】

第２架台本体４３は、第２サポート架台４Ｂをベース架台６に摺動可能に支持した状態で、連結方向Ｘ１の内側に突出し、油圧ジャッキ５の他端５ｂを支持する第２ジャッキ取付部４４Ｂを有している。第２ジャッキ取付部４４Ｂは、上下方向Ｘ２に貫通する係止孔４４ａが形成されており、係止ピン４５によって油圧ジャッキ５の他端５ｂに対して上下方向Ｘ２を回転軸として回転可能に支持されている。

【0039】

第２サポート架台４Ｂの連結リブ４２は、上述した第１サポート架台４Ａと同様の構成であるので、ここでは説明を省略する。

【0040】

油圧ジャッキ５は、シリンダ５１の伸縮方向を連結方向Ｘ１に向けた状態で、第１サポート架台４Ａと第２サポート架台４Ｂとを連結している。
上述したように耐荷性能試験装置１では、隅角部２Ｃと２つのサポート架台４Ａ、４Ｂで３つの頂点となる三角形を構成し、かつ２つの柱状体２Ａ、２Ｂとシリンダ５１とによって三角形を構成する各辺に配置され、シリンダ５１の伸縮によって構造試験体２に対して載荷力を付与することが可能な構成になっている。

【0041】

次に、上述した耐荷性能試験装置１を用いて構造試験体２に載荷して耐荷性能を試験するための耐荷性能試験方法、及び作用について、図面に基づいて詳細に説明する。
先ず、図３（ａ）に示すように、耐荷性能試験装置１に構造試験体２を取り付ける。具体的には、構造試験体２の２つの端面２ｂ、２ｂのそれぞれに載荷クレビス３Ａ、３Ｂを接続し、載荷クレビス３Ａ、３Ｂにサポート架台４Ａ、４Ｂを回転可能に支持させ、これらサポート架台４Ａ、４Ｂをベース架台６に支持し、さらに２つのサポート架台４Ａ、４Ｂ同士の間を油圧ジャッキ５で連結することで、試験準備が完了となる。

【0042】

載荷試験では、油圧ジャッキ５のシリンダ５１を伸縮することにより構造試験体２に載荷する。つまり、図３（ｂ）において、油圧ジャッキ５のシリンダ５１が伸張することで、移動可能な第２サポート架台４Ｂが連結方向Ｘ１で第１サポート架台４Ａに対して離反する方向（図３（ｂ）の紙面で左側）に移動するととともに、同時に載荷クレビス３Ａ、３Ｂを介して構造試験体２に曲げモーメント、せん断力、軸方向力を同時に発生させることができる。ここで、図３（ｂ）は、シリンダ５１を伸張させた状態で、第２サポート架台４Ｂが連結方向Ｘ１で外側に移動し、第１サポート架台４Ａと第２サポート架台４Ｂとの離間が大きくなった状態を示している。

【0043】

ここで、図３（ａ）における符号Ｌは、構造試験体２における柱状体２Ａ、２Ｂの隅角部２Ｃから載荷クレビス３Ａ、３Ｂの回転中心Ｃ１までの距離を示している。
また、図３（ａ）において、符号Ｐは油圧ジャッキ５のシリンダ５１の作用力（載荷力）、符号Ｖは柱状体２Ａ、２Ｂの軸力、符号Ｈは軸力Ｖに直交する方向の力、符号ｅは載荷クレビス３の回転中心Ｃ１とサポート架台４のジャッキ取付部４４Ａ、４４Ｂとの偏心距離である。この場合、ベース架台６では、載荷クレビス３を備えた構造試験体２の転倒モーメントＭ１のみを負担すればよく、サポート架台４のモーメントＭ２＝Ｐ×ｅが上記転倒モーメントＭ１に比べて極めて小さいことから、サポート架台４を小さい部材にすることができる。

【0044】

そして、本実施の形態では、サポート架台４及びベース架台６ともにモーメントＭ＝Ｐ×ｅを負担し、構造試験体２に生じるモーメント（Ｈ＊Ｌ）に対して極めて小さくなる（Ｈ＊Ｌ＞＞Ｐ×ｅ）。そのため、構造試験体２に対してサポート架台４及びベース架台６を小さい部材にすることができる。

【0045】

本実施の形態による耐荷性能試験装置１においては、２つのサポート架台４Ａ、４Ｂの間を連結する油圧ジャッキ５のシリンダ５１を伸縮させることで、構造試験体２に対して大きな作用力（載荷力）を付加することができる。
そして、構造試験体２の隅角部２Ｃと２つのサポート架台４Ａ、４Ｂとを頂点とする三角形（２つの柱状体２Ａ、２Ｂとシリンダ５１とによって構成される三角形）を構成し、シリンダ５１の作用力が前記三角形の内力で釣り合うこととなる。そのため、シリンダ５１の作用力が外部に伝達されることがなく、従来のような大きな反力設備が不要となる利点がある。

【0046】

また、本実施の形態では、構造試験体２の２つの端面２ｂ、２ｂに端板２３を介して接続される載荷クレビス３Ａ、３Ｂが構造試験体２の中心軸Ｏ１、Ｏ２に位置することから、柱状体２Ａ、２Ｂにおいて軸力による偏心モーメントの偶力が生じることがなくなる。そのため、油圧ジャッキ５の載荷力に対して小型でかつ簡単な構造で構造試験体２に正確に作用力を伝達することができ、構造試験体２の隅角部２Ｃの耐荷性能を正確に評価することができる。
このように、簡単な図形上の釣り合いによって各部に生じる軸力、せん断力、曲げモーメントを精度よく算出することが可能となり、従来のような特殊な制御装置、載荷プログラムが不要になる。

【0047】

また、本実施の形態では、上述したように２つの柱状体２Ａ、２Ｂと油圧ジャッキ５のシリンダ５１の力が三角形の内力で釣り合うことから、サポート架台４Ａ、４Ｂが油圧ジャッキ５と構造試験体２に接続される載荷クレビス３との偏心モーメントのみを負担するため、サポート架台４Ａ、４Ｂを構造試験体２の規模に対して十分に小さい部材にできる利点がある。

【0048】

さらに、本実施の形態では、構造試験体２が実際のラーメン構造に対して半分程度の規模のものを採用できることから、試験体の製作コストを低減することができる。

【0049】

さらにまた、本実施の形態では、構造試験体２が載荷クレビス３Ａ、３Ｂを介してサポート架台４Ａ、４Ｂとの回転可能に連結されているため、柱状体２Ａ、２Ｂの中心軸Ｏ１、Ｏ２が載荷クレビス３Ａ、３Ｂとサポート架台４Ａ、４Ｂとの回転中心Ｃ１と交差するように構造試験体２の位置を調整することにより、不要な偏心モーメントの発生を抑制することができる。

【0050】

本実施の形態では、第２サポート架台４Ｂの架台本体４３がベース架台６の摺動架台６３に対して移動可能に設けられているため、ベース架台６の摺動架台６３は移動可能な第２サポート架台４Ｂの架台本体４３に設けられる摺動体４６との間にわずかな摩擦力が作用するものの、力学的に上述した三角形構造に対して縁が切られた状態となるため、ベース架台６の設計強度を最小限に抑えることができる。

【0051】

また、本実施の形態では、構造試験体２に連結される載荷クレビス３の回転中心Ｃ１が柱状体２Ａ、２Ｂの中心軸Ｏ１、Ｏ２の延長線上に一致しているので、構造試験体２に対して不要な偏心モーメントの偶力の発生を抑制することができる。

【0052】

本実施の形態では、載荷クレビス３を構造試験体２の鉄筋２１に溶着することで容易にかつ強固に固定することができる。そして、この場合には、隅角部２Ｃに対してモーメントの負担を小さくできる構造となるため、構造試験体２の隅角部２Ｃで塑性化が進んでも、載荷クレビス３の周辺は弾性状態を保つことができ、正確なせん断力、軸力の伝達が可能である。

【0053】

上述のように本実施の形態による耐荷性能試験装置および耐荷性能試験方法では、小型でかつ簡単な構造により正確に作用力を伝達することを可能とすることで、ラーメン構造である構造試験体２の隅角部２Ｃの耐荷性能を高精度で評価することができる。

【0054】

以上、本発明による耐荷性能試験装置および耐荷性能試験方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

【0055】

例えば、本実施の形態では、第１サポート架台４Ａがベース架台６の固定架台６２に固定され、第２サポート架台４Ｂがベース架台６の摺動架台６３の摺動面６３ａに設けられる案内レール６５に沿って移動可能に設けられた構成としているが、このような構成に限定されるものではない。例えば、両サポート架台４Ａ、４Ｂともにベース架台６に対して移動可能に設けるものであってもよいし、サポート架台４Ａ、４Ｂをベース架台６に対して当接させた状態のみで支持させる構成であってもよい。

【0056】

そして、本実施の形態では、移動可能に設けられる第２サポート架台４Ｂの摺動手段として、本実施の形態では案内レール６５に沿って摺動する摺動体４６を備えた構成としているが、他の構成とすることも可能である。例えば、スムーズな移動を可能にするためにサポート架台４とベース架台６との間にローラーや球体を設置してもよい。或いは、サポート架台４とベース架台６の接する面を滑らかな平面とし、更に潤滑材を用いて滑らせる構成であってもよい。さらに、サポート架台４の移動をスムーズにするガイド板を設けるようにしてもよい。

【0057】

さらに、本実施の形態ではベース架台６を備えた構成としているが、このベース架台６を省略することも可能である。

【0058】

また、本実施の形態では、載荷クレビス３とサポート架台４との支持部における回転中心Ｃ１が、２つの柱状体２Ａ，２Ｂそれぞれの中心軸を含む平面に直交する方向から見て、柱状体２Ａ、２Ｂの中心軸Ｏ１、Ｏ２の延長線上に位置しているが、必ずしも前記回転中心Ｃ１がこの延長線上に一致することに制限されることはない。例えば前記回転中心Ｃ１が柱状体２Ａ、２Ｂの端面２ｂの前記中心軸Ｏ１、Ｏ２方向に延びる領域程度の範囲に位置したものであってもかまわない。

【0059】

さらに、本実施の形態では、構造試験体２を構成する鋼材（鉄筋２１）と端板２３のスタッドジベル２２とを溶着により固定しているが、このような固定構造であることに限定されることはない。例えば、接続方法としては、構造試験体２のコンクリートに埋設される鉄骨を利用してスタッドジベル２２と溶接により接続してもよい。また、構造試験体２に予めスタッドジベルを埋め込んでおいて端板２３の一部と溶接またはネジ締結により接続してもよい。また、端板２３にスタッドジベル２２を設けずに、端板２３に直接、構造試験体２の鋼材を溶接する構造であってもかまわない。

【0060】

さらにまた、本実施の形態では、構造試験体２として鉄筋コンクリート造を対象としているが、これに限定されることはない。鋼材とコンクリートからなる合成構造であってもよいし、鋼材のみで構成される構造試験体であってもよい。
また、柱状体の中心軸に直角な方向の断面形状は、本実施の形態のように正方形であることに限定されず、例えば正方形以外の多角形や円形の断面であってもよい。

【0061】

また、伸縮装置としては、本実施の形態のような油圧ジャッキ５であることに限定されることはなく、例えばエアシリンダやピニオンラック等の伸縮装置を採用することも可能である。

【0062】

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

【符号の説明】

【0063】

１ 耐荷性能試験装置
２ 構造試験体
２ｂ 端面
２Ａ、２Ｂ 柱状体
２Ｃ 隅角部
３、３Ａ、３Ｂ 載荷クレビス
４ サポート架台
４Ａ 第１サポート架台
４Ｂ 第２サポート架台
５ 油圧ジャッキ（伸縮装置）
６ ベース架台
２１ 鉄筋（鋼材）
２２ スタッドジベル
２３ 端板
３１ 固定板
３２ 連結板
３２ａ 連結孔
４１、４３ 架台本体
４２ 連結リブ
４２ａ 連結孔
５１ シリンダ
６２ 固定架台
６３ 摺動架台
６３ａ 摺動面（支持面）
Ｃ１ 回転中心
Ｏ１、Ｏ２ 中心軸
Ｘ１ 連結方向
Ｘ２ 上下方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】