JP2019174290A

JP2019174290A - 梁の損傷評価方法及び損傷評価用梁

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Publication number: JP2019174290A
Application number: JP2018063078A
Authority: JP
Inventors: 前川　利雄; Toshio Maekawa; 利雄前川; 靖広大越; Yasuhiro Ogoshi; 翼服部; Tsubasa Hattori
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 2018-03-28
Filing date: 2018-03-28
Publication date: 2019-10-10
Anticipated expiration: 2038-03-28
Also published as: JP7057187B2

Abstract

【課題】梁の損傷状態を、効率的にかつ正確に把握することのできる梁の損傷評価方法と損傷評価に用いられる梁の構造とを提供する。【解決手段】梁本体１１の下面側に梁本体１１と一体に構成された、当該梁本体１１の幅方向に延長する溝１３Ａ，１３Ｂが形成された評価コンクリート部１２を備え、かつ、溝１３Ａ，１３Ｂが梁本体１１の少なくとも中央側と端部側とに設けられているた損傷評価用梁１０の溝１３Ａ，１３Ｂに、溝１３Ａ，１３Ｂの幅寸法の変位量を計測する変位測定手段１４を設け、この変位測定手段１４により計測された溝１３Ａ，１３Ｂの幅寸法の変位量から損傷評価用梁１０の損傷の度合いを評価するようにした。【選択図】図１

Description

本発明は、梁の損傷評価方法と損傷評価に用いられる梁とに関する。

従来、建物の地震後の損傷を評価する方法として、建物に加速度センサーを設置し、この加速度センサーにより得られた建物の地震応答挙動の情報から、構造解析モデルを介して損傷の度合いを把握する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、鉄筋コンクリート建物の場合には、柱、梁、耐震壁などのひび割れを観察して、その量（幅、長さ）から損傷を推定する方法が行われている。

特開２０１２−０１８０６９号公報

しかしながら、加速度センサーを用いる手法に関しては、人為的な構造解析モデルを用いているため、そのモデルに不備があった場合には、同定される損傷の精度が十分とはいえないだけでなく、柱や梁などの損傷を直接的かつ定量的に評価することが困難であった。
また、柱、梁、耐震壁などのひび割れを観察する方法では、評価の基準値があくまで経験的な値にとどまるため、損傷の程度を精度よく評価できないだけでなく、地震後にくまなく建物各所のひび割れを見ることが困難であった。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、梁の損傷状態を、効率的にかつ正確に把握することのできる梁の損傷評価方法と損傷評価に用いられる梁の構造とを提供することを目的とする。

本発明は、梁の損傷の程度を評価する方法であって、前記梁の下面側に前記梁と一体に構成された、当該梁の幅方向に延長する溝が形成された評価コンクリート部の前記溝に、当該溝の幅寸法の変位量を計測する変位測定手段を設け、前記変位測定手段により計測された当該溝の幅寸法の変位量から前記梁の損傷の度合いを評価することを特徴とする。
なお、梁と評価コンクリート部とは一体に構成されているので、これを以下、損傷評価用梁という。
これにより、損傷評価用梁に設けられた溝の幅方向の長さ寸法（溝幅）の変位量を、地震時も含めて、その時刻履歴を常に記録しておくことができるので、地震等による大きな応力が作用したときの梁の損傷状態を定量的に把握することができるとともに、ひび割れを観察する方法に比較して、梁の損傷状態を効率的にかつ正確に把握することができる。
また、溝を設けることで、地震時のひび割れは溝に誘発されて溝付近に集中するので、梁本体の損傷を少なくすることができるという利点がある。

また、前記溝を、前記梁の中央側と端部側とに設け、中央側の溝幅の変位量に対する端部側の溝幅の変位量との比により、前記梁の損傷の度合いを評価するようにしたので、梁の損傷の程度を更に精度よく評価することができる。
また、前記溝幅の変位量の履歴を用いて、前記梁の損傷の度合いを評価してもよい。これにより、地震後の変位量だけでなく、梁に作用した応力や応力の積算値などの情報についても利用すれば、梁の損傷の程度を更に精度よく評価することができる。

また、本発明は、損傷の程度を評価できる梁であって、下面側に前記梁と一体に構成された、当該梁の幅方向に延長する溝が形成された評価コンクリート部を備えたことを特徴とする。
この損傷評価用梁の溝幅の変位量を、定期的に、もしくは、地震後に計測して、初期値と比較すれば、梁の損傷の程度を精度よく評価できる。なお、前記のように、溝に変位測定手段を取付けて、溝幅方向の長さ寸法の変位量を常時計測してもよい。
また、本発明は、前記溝を、前記梁の少なくとも中央側と端部側とに設けたもので、これにより、中央側の溝幅の変位量に対する端部側の溝幅の変位量との比較が可能なので、梁の損傷の程度を更に精度よく評価することができる。

なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。

本実施の形態に係る損傷評価用梁を示す図である。地震時における梁の変形を説明するための図である。変位測定手段の他の例を示す図である。

図１（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態を示す図で、同図において、１０は本発明による損傷評価用梁（以下、梁１０という）で、梁１０は、梁本体１１と評価コンクリート部１２とから構成される。梁本体１１と評価コンクリート部１２とは梁１０として一体に作製される。本例では、梁本体１１を鉄筋コンクリートとし、評価コンクリート部１２には鉄筋を配置していないが、評価コンクリート部１２にも鉄筋を配置してもよい。
また、１３Ａ，１３Ｂは評価コンクリート部１２に形成された溝、１４は溝１３Ａ，１３Ｂに設置された変位測定手段としてのπゲージ、１５は損傷評価手段、２０は梁１０を支持する柱である。
溝１３Ａは、梁１０の端部側のＡ点に設けられた溝で、溝１３Ｂは、梁１０の中央側のＢ点に設けられた溝で、図１（ｂ）にも示すように、溝１３Ａ，１３Ｂは、いずれも、梁１０の幅方向に延長するように設けられている。
本例では、Ａ点とＢ点とは、梁１０に弾性変形する範囲の応力が作用した時のＡ点の変形量Ｄ_A（もしくは、歪ε_A）とＢ点の変形量Ｄ_B（もしくは、歪ε_B）との比がＤ_A/Ｄ_B＝５となるように設定した。
πゲージ１４は、図１（ｃ）に示すように、溝１３Ａ，１３Ｂの外側に配置されて溝１３Ａ，１３Ｂの溝幅の変位量を計測するものである。πゲージは、溝１３Ａ，１３Ｂの幅方向両側にそれぞれ取付ける板状の取付部１４ａと、取付部１４ａ間に配置された断面円弧状の変形部１４ｂと、変形部１４ｂの円弧の中央部に貼着された計測部としての歪みゲージ１４ｃとを備え、溝１３Ａ，１３Ｂの変位量に応じた歪み量を歪みゲージ１４ｃから出力する。具体的には、歪みゲージ１４ｃを、ブリッジ回路に組み込み、歪み量ε_kに対応した電圧Ｖ_kを出力することで、溝１３Ａ，１３Ｂの変位量を計測する。
損傷評価手段１５は、πゲージ１４により計測された歪み量から溝１３Ａ，１３Ｂの幅寸法の変位量を求め、この変位量を用いて梁１０の損傷の度合いを評価する。
本例では、溝１３Ａの溝幅の変位量Ｄ_Aと溝１３Ｂの溝幅の変位量Ｄ_Bとの比である変形量比Ｒ＝Ｄ_A/Ｄ_Bから梁１０の損傷の度合いを評価する。

次に、地震時における梁１０の変形について説明する。
Ａ点及びＢ点には、地震時に、繰り返し応力が作用する。作用した応力が大きい場合には、図２（ａ），（ｂ）に示すように、Ａ点及びＢ点では、それぞれ、残留応力ｆ_A及びｆ_Bが作用しているので、溝１３Ａ，１３Ｂの溝幅も、それに応じて変化する。
Ａ点での残留応力ｆ_Aの方がＢ点での残留応力ｆ_Bよりも大きいので、溝１３Ａの溝幅の変位量Ｄ_Aの方が溝１３Ｂの溝幅の変位量Ｄ_Bよりも大きい。
図２（ｃ）は、地震時の梁１０の変形の模式図で、作用した応力が小さい場合には、同図の点線で示すように、溝１３Ａの溝幅の変位量Ｄ_Aも溝１３Ｂの溝幅の変位量Ｄ_Bも、ともに小さく、かつ、梁１０の軸方向の変位量Ｄの分布は線形となる。一方、作用した応力が大きい場合には、同図の実線で示すように、梁１０の変形量は大きく、かつ、梁１０の軸方向の変位量Ｄの分布は、端部側で極端に大きくなる。
図２（ｄ）は、鉄筋コンクリートの応力−歪み線図で、同図の網掛けした弾性領域ではＲ＝Ｄ_A/Ｄ_B≦５となるが、歪みε（ここでは、残留歪み）が大きい場合には、Ｒが大きくなる。したがって、上記の変形量比Ｒ＝Ｄ_A/Ｄ_Bを求めてやれば、梁１０の損傷の程度を精度よく把握することができる。損傷の評価としては、例えば、地震後にＲが１０程度になった場合には、部分的な補強が必要な損傷であり、Ｒが２０程度になった場合には、本格的な補強が必要な損傷であるとすればよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。

例えば、前記実施の形態では、溝１３Ａの溝幅の変位量Ｄ_Aと溝１３Ｂの溝幅の変位量Ｄ_Bとの比Ｒ＝Ｄ_A/Ｄ_Bから梁１０の損傷の度合いを評価したが、地震時等の変形量の大きな溝１３Ａの溝幅の変位量Ｄ_Aの値のみで梁１０の損傷の度合いを評価してもよい。
また、前記実施の形態では、変位測定手段としてπゲージ１４を用い、これを、溝１３Ａ，１３Ｂの外側に配置したが、溝幅の変位量Ｄの計測方法はこれに限るものではなく、例えば、図３（ａ）に示すように、溝１３Ａ，１３Ｂの内側に弾性体から成る変形部材１６ａを取付け、この変形部材１６ａに歪みセンサー１６ｂを配置した構成の変位測定手段１６を用いるなど、他の変位測定手段を用いてもよい。なお、歪みセンサー１６ｂに代えて、πゲージ１４を用いてもよい。
また、図３（ｂ）に示すように、溝１３Ａ，１３Ｂの幅方向の２側面から、溝１３Ａ，１３Ｂの内部にそれぞれ鉄筋１７，１７を突出させ、この鉄筋１７，１７の間の距離ｄを測定することで、溝１３Ａ，１３Ｂの溝幅の変位量を計測してもよい。
このとき、図３（ｃ）に示すように、鉄筋１７，１７間に変位量計測器１８を配置しておけば、溝１３Ａ，１３Ｂの溝幅を常時監視することができる。
あるいは、溝１３Ａ，１３Ｂの幅方向の両外側にそれぞれアンカー１９，１９を打ち込んでおき、このアンカー１９，１９に変位量計測器１８を配置してもよい。

１０損傷評価用梁、１１梁本体、１２評価コンクリート部、
１３Ａ，１３Ｂ溝、１４ πゲージ、１４ａ取付部、１４ｂ変形部、
１４ｃ歪みゲージ、１５損傷評価手段、２０柱。

Claims

梁の損傷の程度を評価する方法であって、
前記梁の下面側に前記梁と一体に構成された、当該梁の幅方向に延長する溝が形成された評価コンクリート部の前記溝に、当該溝の幅寸法の変位量を計測する変位測定手段を設け、
前記変位測定手段により計測された当該溝の幅寸法の変位量から前記梁の損傷の度合いを評価することを特徴とする梁の損傷評価方法。
前記溝を、前記梁の中央側と端部側とに設け、中央側の変位量に対する端部側の変位量との比により、前記梁の損傷の度合いを評価することを特徴とする請求項１に記載の梁の損傷評価方法。
前記溝の変位量の履歴を用いて、前記梁の損傷の度合いを評価することを特徴とする請求項１に記載の梁の損傷評価方法。
梁の下面側に前記梁と一体に構成された、当該梁の幅方向に延長する溝が形成された評価コンクリート部を備えた損傷評価用梁。
前記溝は、前記梁の少なくとも中央側と端部側とに設けられていることを特徴とする請求項４に記載の損傷評価用梁。