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JP7481300B2 - Method for estimating stress in concrete members - Google Patents
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Description

本発明は、コンクリート部材の応力推定方法、特にコンクリート部材のプレストレス推定方法に関する。 The present invention relates to a method for estimating stress in a concrete member, and in particular to a method for estimating prestress in a concrete member.

従来、コンクリート部材のコンクリート部分の測定面にX方向及びY方向の2枚の歪ゲージを重ねて貼り付け、測定面から垂直方向にコア掘削機を用いて切込みを入れて円柱状のコアを切り出し、歪ゲージを介して得た切込み前後の歪の差である解放歪を求め、この解放歪に基づいた解放応力からプレストレスを推定している(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, two strain gauges, one in the X direction and one in the Y direction, are attached to the measurement surface of the concrete part of a concrete member, and a cylindrical core is cut vertically from the measurement surface using a core drilling machine to extract the core. The released strain, which is the difference between the strain before and after the cut obtained through the strain gauge, is determined, and the prestress is estimated from the released stress based on this released strain (see, for example, Patent Document 1).

特許第5095258号公報Japanese Patent No. 5095258

しかしながら、特殊なコア掘削機を用いて切込みを入れなければ、切込み中に歪ゲージから測定データを得ることができない。これは、歪ゲージから延びる計測器に延びる配線がコア掘削機のコアドリルによる切削の邪魔になるからである。そこで、切込み前に歪データを測定し、配線を一旦取り外した状態で切込みを行い、切込み完了後に、配線を再度結線させて歪データを得ている。 However, unless a special core drilling machine is used to make the cut, it is not possible to obtain measurement data from the strain gauges during cutting. This is because the wiring extending from the strain gauges to the measuring instruments gets in the way of the cutting by the core drill of the core drilling machine. Therefore, strain data is measured before cutting, the wiring is temporarily removed before cutting, and the wiring is reconnected after cutting is completed to obtain strain data.

このように配線の取り外し及び再接続を行うと、作業に時間がかかる。また、切込み中は歪データを得られないので、切込み中に生じたコンクリートのひび割れなどの不具合を検知することができず、プレストレスの検出精度が劣るおそれがある。 Disconnecting and reconnecting the wiring in this way takes time. In addition, because strain data cannot be obtained during cutting, defects such as cracks in the concrete that occur during cutting cannot be detected, and there is a risk that the accuracy of prestress detection will be reduced.

また、X方向、Y方向2枚の歪ゲージを1組として、同一の測定面に2組以上の歪ゲージを設けて従来の方法で測定する場合、各測定位置での解放歪の影響や、コア削孔による微細なひび割れの影響が及ばないように、500mm以上離間させて、測定位置ごとに1つずつデータを取る必要がある。しかし、このような距離を確保することが可能な場合は少なかった。 In addition, when measuring using conventional methods with two or more sets of strain gauges on the same measurement surface, each set consisting of two strain gauges in the X and Y directions, it is necessary to space them at least 500 mm apart and take one piece of data for each measurement position to avoid the effects of released strain at each measurement position or the effects of minute cracks caused by core drilling. However, there are few cases where it is possible to ensure such a distance.

本発明は、以上の点に鑑み、作業の簡略化及び歪データの精度向上を図ることが可能なコンクリート部材の応力推定方法を提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention aims to provide a method for estimating stress in concrete members that can simplify the work and improve the accuracy of strain data.

本発明のコンクリート部材の応力推定方法は、コンクリート部材の測定面に少なくとも1つ以上の歪ゲージを貼り付ける工程と、全ての前記歪ゲージが貼り付けられた箇所を取り囲むように、前記コンクリート部材の測定面の延びる方向に延びるように、前記コンクリート部材のコンクリート部分に切込みを入れる工程と、前記歪ゲージを介して当該歪ゲージの貼り付け方向における前記コンクリート部材の歪を検出する工程と、前記検出した歪に基づいて、前記歪ゲージの貼り付け方向における前記コンクリート部分の応力を推定する工程とを備えることを特徴とする。 The method for estimating stress in a concrete member of the present invention comprises the steps of attaching at least one strain gauge to the measurement surface of the concrete member, making a cut in the concrete portion of the concrete member so as to surround the locations where all of the strain gauges are attached and extend in the direction of the extension of the measurement surface of the concrete member, detecting the strain of the concrete member in the attachment direction of the strain gauge via the strain gauge, and estimating the stress of the concrete portion in the attachment direction of the strain gauge based on the detected strain.

本発明のコンクリート部材の応力推定方法によれば、全ての歪ゲージが貼り付けられた箇所を取り囲むように、コンクリート部材の測定面の延びる方向に延びるようにコンクリート部分に切込みを入れる。これにより、上記従来の場合とは異なり、歪ゲージの配線がコア掘削機などにより切込みを入れる際に邪魔にならないので、切込み開始時から切込み完了まで歪ゲージから歪データを連続して取得することができる。よって、歪の挙動を連続的に把握することにより、切込み中に生じたコンクリートのひび割れなどの不具合を検知することができ、応力の推定精度の向上を図ることが可能となる。 According to the method of estimating stress in a concrete member of the present invention, cuts are made in the concrete portion so as to extend in the direction of the measurement surface of the concrete member, surrounding the locations where all of the strain gauges are attached. As a result, unlike the conventional case described above, the wiring of the strain gauges does not get in the way when making the cuts with a core drilling machine or the like, so strain data can be continuously acquired from the strain gauges from the start of the cut to its completion. Therefore, by continuously grasping the behavior of the strain, defects such as cracks in the concrete that occur during the cut can be detected, making it possible to improve the accuracy of stress estimation.

本発明のコンクリート部材の応力推定方法において、前記少なくとも1つ以上の歪ゲージの貼り付けは、任意の第1の方向に第1の歪ゲージを貼り付けることと、前記第1の方向と交差する第2の方向に第2の歪ゲージを貼り付けることを含むことが好ましい。 In the method of estimating stress in a concrete member of the present invention, it is preferable that the attachment of the at least one strain gauge includes attaching a first strain gauge in an arbitrary first direction and attaching a second strain gauge in a second direction intersecting the first direction.

この場合、異なる2方向の歪を測定することが可能となり、異なる2方向の応力を推定することが可能となる。 In this case, it becomes possible to measure strain in two different directions, and estimate stress in two different directions.

また、本発明のコンクリート部材の応力推定方法において、前記第1の歪ゲージと前記第2の歪ゲージとを複数組貼り付けることが好ましい。 In addition, in the method for estimating stress in a concrete member of the present invention, it is preferable to attach multiple pairs of the first strain gauge and the second strain gauge.

この場合、異なる2方向の歪をさらに精度良く測定することができるので、異なる2方向の応力を推定する精度の向上を図ることが可能となる。 In this case, strain in two different directions can be measured with even greater precision, making it possible to improve the precision of estimating stress in two different directions.

また、本発明のコンクリート部材の応力推定方法において、前記少なくとも1つ以上の歪ゲージのうち1の歪ゲージは、前記コンクリート部材に作用するプレストレスの方向に貼り付けることが好ましい。 In addition, in the method for estimating stress in a concrete member of the present invention, it is preferable that one of the at least one or more strain gauges is attached in the direction of the prestress acting on the concrete member.

この場合、プレストレスの方向の歪を測定することができ、ひいては、プレストレスの方向の応力を検出することが可能となる。 In this case, it is possible to measure the strain in the direction of the prestress, and thus to detect the stress in the direction of the prestress.

また、本発明のコンクリート部材の応力推定方法において、前記歪ゲージを複数貼り付ける場合、各前記歪ゲージは前記切込みを入れる方向に離間することが好ましい。 In addition, in the method of estimating stress in a concrete member of the present invention, when multiple strain gauges are attached, it is preferable that each strain gauge is spaced apart in the direction in which the cuts are made.

この場合、歪ゲージが離間するので、歪ゲージを介して精度の良い歪を測定することが可能となる。なお、測定面の延びる方向に延びるようにコンクリート部分に切込みを入れるので、歪ゲージを貼り付け可能な測定面を切込み方向に延びるように確保でき、離間して複数枚の歪ゲージを貼り付けることが可能になる。また、2組以上の歪ゲージを貼り付けることも可能となる。 In this case, the strain gauges are spaced apart, making it possible to measure strain with high accuracy through the strain gauges. In addition, because cuts are made in the concrete portion so that they extend in the direction of the measurement surface, the measurement surface onto which the strain gauges can be attached can be ensured to extend in the direction of the cut, making it possible to attach multiple strain gauges at a distance. It is also possible to attach two or more sets of strain gauges.

また、本発明のコンクリート部材の応力推定方法において、前記コンリート部材の切込みを入れる方向は、プレストレスの方向に対して直交する方向であることが好ましい。 In addition, in the method for estimating stress in a concrete member of the present invention, it is preferable that the direction in which the cuts are made in the concrete member is perpendicular to the direction of prestress.

この場合、複数枚の歪ゲージをそれぞれ介して検出した歪を比較する場合、プレストレスのかかり方が同一の位置において比較することができる。また、プレストレスの方向と平行な方向にコンクリート部分に切込みを入れることは、構造上難しく、直交方向に切り込みを入れることが好ましい。 In this case, when comparing the strains detected through multiple strain gauges, the prestress can be compared at the same position. Also, it is structurally difficult to make cuts in the concrete in a direction parallel to the prestress direction, so it is preferable to make cuts in a perpendicular direction.

また、本発明のコンクリート部材の応力推定方法において、前記歪ゲージに接続されている配線は、前記切込みを入れ始める側とは反対側に延びることが好ましい。 In addition, in the method of estimating stress in a concrete member of the present invention, it is preferable that the wiring connected to the strain gauge extends on the side opposite to the side where the incision begins.

この場合、切込みを入れる際に、歪ゲージの配線とコア掘削機のコアドリルなどとの干渉を防止することが可能となる。 In this case, it is possible to prevent interference between the strain gauge wiring and the core drill of the core drilling machine when making the cut.

また、本発明のコンクリート部材の応力推定方法においては、測定面の延びる方向に延びるようにコンクリート部分に切込みを入れるので、測定面と垂直方向に延びるように切込みを入れる従来の場合と比較して、切込みを入れる際のコンクリートの温度上昇は小さく、温度歪の影響も小さくなる。 In addition, in the method of estimating stress in a concrete member of the present invention, a cut is made in the concrete portion so that it extends in the direction of the measurement surface. This means that the temperature rise in the concrete when making the cut is smaller and the effect of temperature distortion is also smaller, compared to the conventional method in which the cut is made so that it extends perpendicular to the measurement surface.

また、コンクリートの温度上昇量が小さくなるため、1組の歪ゲージ間に発生する温度差は小さくなり、温度歪は同一であると仮定することができ、後述するように、本発明のコンクリート部材の応力推定方法において、前記少なくとも1つ以上の歪ゲージの貼り付けは、X方向にX方向の歪ゲージを貼り付けることと、前記X方向と直交するY方向にY方向の歪ゲージの貼り付けることを含み、前記X方向の歪ゲージを介して検出した歪をεX ’、前記Y方向の歪ゲージを介して検出した歪をεY ’、前記コンクリート部分のポアソン比をνとしたとき、下記式(1)~式(3)に基づいて、温度歪εT、温度歪εTを除去したX方向の歪εX、及び温度歪εTを除去したY方向の歪εYを求めることも可能である。
εT=(εY’ +νεX’)/(1+ν) ・・・ (1)
εX=(εX’- εY’)/(1+ν) ・・・ (2)
εY=ν(εX’- εY’)/(1+ν) ・・・ (3)
Furthermore, since the temperature rise of the concrete is small, the temperature difference occurring between a pair of strain gauges is small, and it can be assumed that the temperature strain is the same. As will be described later, in the method for estimating stress in a concrete member of the present invention, the attachment of the at least one or more strain gauges includes attaching an X-direction strain gauge in the X direction and attaching a Y-direction strain gauge in the Y direction perpendicular to the X direction. When the strain detected via the X-direction strain gauge is εX', the strain detected via the Y-direction strain gauge is εY', and the Poisson's ratio of the concrete portion is ν, it is also possible to calculate the temperature strain εT, the X-direction strain εX with the temperature strain εT removed, and the Y-direction strain εY with the temperature strain εT removed based on the following equations (1) to (3).
εT = (εY' + vεX')/(1 + v) ... (1)
εX = (εX' - εY') / (1 + v) ... (2)
εY = ν (εX' - εY') / (1 + ν) ... (3)

本発明の実施形態に係るコンクリート部材の応力推定方法におけるコンクリートに切込みを入れた状態を示す模式図。FIG. 4 is a schematic diagram showing a state in which a notch is made in concrete in the method for estimating stress in a concrete member according to the embodiment of the present invention. 切込み前後における歪データの一例を示すグラフ。11 is a graph showing an example of strain data before and after cutting.

本発明の実施形態に係るコンクリート部材の応力推定方法について図1を参照して説明する。なお、図1は本実施形態を模式的に説明するための図であり、寸法はデフォルメされている。 The method for estimating stress in a concrete member according to an embodiment of the present invention will be described with reference to Figure 1. Note that Figure 1 is a diagram for explaining this embodiment in a schematic manner, and the dimensions have been exaggerated.

本方法の対象となるコンクリート部材10は、図1に示すように、例えば、PC鋼材11でプレストレスが与えられたコンクリート12からなる部材である。コンクリート部材10は、特に、PC鋼材11を緊張して張力を与えた後にコンクリート12と固定したPC(プレストレスト)コンクリート部材である。PCコンクリート部材は、PC橋のPC桁などに使用されている。 The concrete member 10 that is the subject of this method is, for example, a member made of concrete 12 prestressed with PC steel members 11, as shown in Figure 1. The concrete member 10 is particularly a PC (prestressed) concrete member in which the PC steel members 11 are tensioned to apply tension and then fixed to the concrete 12. PC concrete members are used in PC girders of PC bridges, etc.

このようなPCコンクリート部材において、所望のプレストレスが作用しているか否か確認するために、又は、設計資料が存在せずプレストレスが不明であるなどのために、実際のプレストレスを推定する必要が生じることがある。本方法は、このようなプレストレスを推定するに適している。 In such PC concrete members, it may be necessary to estimate the actual prestress in order to confirm whether the desired prestress is acting, or because design documents do not exist and the prestress is unknown. This method is suitable for estimating such prestress.

本方法においては、まず、コンクリート部材10のコンクリート部分12の測定面13に歪ゲージ14,15を貼り付ける工程を行う。ただし、PC鋼材11とは近接しない位置に歪ゲージ14,15を貼り付けることが好ましい。 In this method, first, a process is performed in which strain gauges 14, 15 are attached to the measurement surface 13 of the concrete portion 12 of the concrete member 10. However, it is preferable to attach the strain gauges 14, 15 in a position that is not close to the PC steel member 11.

歪ゲージ14,15は、測定面13に密着して貼り付けられることにおり、測定面13に生じた貼り付け方向における歪を検出するための歪データを、計測器(不図示)から得ることができる。 The strain gauges 14 and 15 are attached in close contact with the measurement surface 13, and strain data for detecting strain in the attachment direction occurring on the measurement surface 13 can be obtained from a measuring instrument (not shown).

ここでは、X方向(図1における左右方向)の歪を検出するようにX方向に第1の歪ゲージ14を測定面13に貼り付け、X方向と直交するY方向(図1における前後方向)の歪を検出するようにY方向に第2の歪ゲージ15を測定面13に貼り付ける。 Here, a first strain gauge 14 is attached to the measurement surface 13 in the X direction to detect strain in the X direction (left-right direction in FIG. 1), and a second strain gauge 15 is attached to the measurement surface 13 in the Y direction to detect strain in the Y direction (front-back direction in FIG. 1), which is perpendicular to the X direction.

さらに、ここでは、第1及び第2の歪ゲージ14,15を複数組、具体的には2組貼り付けている。このように複数組の歪ゲージ14,15を設置することにより、複数の歪データの挙動を比較して、歪の測定値の適否を合理的に判断することができるので、測定精度の向上を図ることが可能となる。 Furthermore, here, multiple sets of the first and second strain gauges 14, 15, specifically two sets, are attached. By installing multiple sets of strain gauges 14, 15 in this manner, the behavior of multiple strain data can be compared to rationally determine the suitability of the strain measurement values, thereby improving measurement accuracy.

そして、ここでは、各歪ゲージ14,15は、測定面13の延びる方向に一直線状となるように、具体的には、X方向に一直線状になるように、それぞれの間に間隔を設けて貼り付けている。なお、測定面13の延びる方向とは、測定面13が延在する方向のうちのプレストレスの作用するPC鋼材11に対し、プレストレスのかかり方が同一の位置となる、直交方向とすることが望ましい任意の方向であり、本実施形態のように測定面13がコンクリート部材10の下面である場合、測定面13の延びる方向は、X方向が望ましい。また、測定面が曲面などである場合、測定面の延びる方向は、測定面が全体として延在する方向である。 Here, the strain gauges 14, 15 are attached with a gap between them so that they are aligned in the direction in which the measurement surface 13 extends, specifically in the X direction. The direction in which the measurement surface 13 extends is any direction, preferably perpendicular to the PC steel material 11 on which the prestress acts, in which the prestress is applied at the same position. When the measurement surface 13 is the bottom surface of the concrete member 10 as in this embodiment, the direction in which the measurement surface 13 extends is preferably the X direction. When the measurement surface is a curved surface, the direction in which the measurement surface extends is the direction in which the measurement surface extends as a whole.

次に、歪ゲージ14,15を貼り付けた状態において、測定面13の延びる方向に延びるように、コンクリート12の部分に切込み16を入れる工程を行う。また、各歪ゲージ14,15を介して歪を測定する工程を行う。これらの工程は上述したように同時に行うが、切込み前後に、それぞれ歪を測定するだけでもよい。 Next, with the strain gauges 14, 15 attached, a process is performed in which incisions 16 are made in the concrete 12 so that they extend in the direction of the measurement surface 13. In addition, a process is performed in which the strain is measured via each strain gauge 14, 15. These processes are performed simultaneously as described above, but it is also possible to simply measure the strain before and after each incision.

切込み16は、図示しないが、市販のコア掘削機などを用いて入れる。コア掘削機は、円筒形状のコアドリル(コアビット)を備えており、通常、上述した従来のようにコンクリートから円柱状のコアを切り出すために使用される。 The incision 16 is made using a commercially available core drill (not shown). The core drill is equipped with a cylindrical core drill (core bit) and is typically used to cut out a cylindrical core from concrete in the conventional manner described above.

本実施形態では、このコア掘削機を用いて、図1の左側から右側に向けて測定面13に対して平行に、コンクリート部分12に半円状の切込み16を入れて、半円柱状のコア17を切り出す。ただし、図1の右側から左側に向けて切込み16を入れてもよい。切り出した半円柱状であるコア17において、その中心軸方向(左右方向)に延びる矩形平面の表面に全ての歪ゲージ14,15が当該方向に延びるように一直線上に位置している。 In this embodiment, this core drilling machine is used to make a semicircular incision 16 in the concrete portion 12 parallel to the measurement surface 13 from left to right in FIG. 1, to cut out a semicylindrical core 17. However, the incision 16 may also be made from right to left in FIG. 1. In the cut semicylindrical core 17, all the strain gauges 14, 15 are positioned in a straight line on the surface of a rectangular plane extending in the central axis direction (left-right direction) so as to extend in that direction.

なお、コンクリート部材10の下面に前後方向(Y方向)に歪ゲージを貼り付け、前後方向に切込みを入れてもよいが、応力状態が異なる断面付近になるため、好ましくない。また、削孔作業を行うことが困難となる。 It is also possible to attach strain gauges to the underside of the concrete member 10 in the front-to-back direction (Y direction) and make cuts in the front-to-back direction, but this is not preferable because it results in a cross section with a different stress state. It also makes it difficult to perform drilling work.

そして、切込み16は、全ての歪ゲージ14,15が貼り付けられた箇所が内側となるように取り囲んで、その周囲を縁切りして、コア17がプレストレスから解放されるように行う。プレストレスが解放されることにより、測定面13に作用する応力が変化し、測定面13の歪が変化するので、歪ゲージ14,15が取得する歪データも変化する。図2に一例を示すように、切込み前後の歪の差が解放歪である。 The incisions 16 are then made so that the areas where all the strain gauges 14, 15 are attached are on the inside, and the periphery is cut off so that the core 17 is released from prestress. When the prestress is released, the stress acting on the measurement surface 13 changes, and the strain on the measurement surface 13 changes, so the strain data acquired by the strain gauges 14, 15 also changes. As an example is shown in Figure 2, the difference in strain before and after the incisions is the released strain.

半円状に切込み16を入れるので、コアドリルの半分がコンクリート12の外部に露出した状態で切削が行われる。これにより、円状に切り込む従来の場合と比較して、切粉がスムーズに排出されるので、切粉同士の摩擦などによる温度上昇がコア17に生じ難い。さらに、露出した部分ではコアドリルが外気に触れて熱を発散するため、コア17の温度上昇が抑制される。 The semicircular cuts 16 are made so that cutting is performed with half of the core drill exposed to the outside of the concrete 12. This allows the chips to be discharged more smoothly than in the conventional circular cut method, making it less likely that the core 17 will experience a temperature rise due to friction between the chips. Furthermore, in the exposed area, the core drill comes into contact with the outside air and dissipates heat, suppressing a temperature rise in the core 17.

コンクリートは温度上昇すると膨張して温度歪が生じるので、切込み前後のコア17の温度差は小さいことが好ましい。また、コンクリートに含まれる水分が蒸発して収縮が発生するおそれもあるので、過度な温度上昇は好ましくない。本方法においては、上述したように、切込み16によるコア17の温度上昇を抑制することができるので、切込み前後のコア17の温度歪を抑制することが可能であり、また、切込み後のコア17の温度が切込み前の温度に近くなるまで待機する時間の短縮化を図ることが可能となる。 Concrete expands and undergoes thermal distortion when its temperature rises, so it is preferable that the temperature difference in the core 17 before and after the incision is small. In addition, excessive temperature rise is undesirable, as there is a risk that the moisture contained in the concrete will evaporate and cause shrinkage. As described above, this method can suppress the temperature rise in the core 17 caused by the incision 16, so it is possible to suppress the temperature distortion of the core 17 before and after the incision, and also to shorten the waiting time until the temperature of the core 17 after the incision approaches the temperature before the incision.

半円柱状のコア17は容易に引き出すことができるので、コンクリート部分12の内部骨材、中性化深さ、ひび割れの状態など、測定精度に影響する関連情報を引き出したコア17から確認することが可能である。また、切り込まれた側でも同様の測定が可能である。 The semi-cylindrical core 17 can be easily pulled out, so that relevant information that affects the measurement accuracy, such as the internal aggregate of the concrete part 12, the carbonation depth, and the state of cracks, can be confirmed from the pulled out core 17. Similar measurements can also be made on the cut side.

なお、コア17は必ずしも切り出す必要はなく、歪ゲージ14,15を貼り付けた部分を超えるように切込み16を入れ、全て歪ゲージ14,15を貼り付けた箇所にプレストレスが作用しないようにしただけでもよい。 The core 17 does not necessarily have to be cut out. It is sufficient to simply make a cut 16 that extends beyond the area where the strain gauges 14, 15 are attached, so that no prestress is applied to any of the areas where the strain gauges 14, 15 are attached.

また、コア17は、半円柱状に限定されず、断面形状が半円よりも大きい又は小さくなるように、円柱状の一部を削除したような形状であってもよい。ただし、断面形状が半円よりも大きな場合には、測定面を全長に亘って切込みを入れなければ、コア17を取り出すことは困難となる。 In addition, the core 17 is not limited to a semi-cylindrical shape, and may have a shape in which a part of the cylinder has been removed so that the cross-sectional shape is larger or smaller than a semicircle. However, if the cross-sectional shape is larger than a semicircle, it will be difficult to remove the core 17 unless a cut is made along the entire length of the measurement surface.

なお、各歪ゲージ14,15に接続されている配線18は、コア削孔機が位置する切込み16を入れ始める側とは反対側に延びて、計測器(不図示)に接続される。これにより、歪ゲージ14,15の配線18がコア掘削機による切削を邪魔しないので、図2に示すように、切込み開始から切込み完了まで歪データを連続して取得して、歪の挙動を連続的に把握することができる。これにより、切込み中に生じたコンクリート12のひび割れなどの不具合を検知することができ、歪の測定精度、ひいては応力の検出精度の向上を図ることが可能となる。 The wiring 18 connected to each strain gauge 14, 15 extends to the side opposite the side where the core drilling machine starts making the incision 16, and is connected to a measuring instrument (not shown). As a result, the wiring 18 of the strain gauges 14, 15 do not interfere with the cutting by the core drilling machine, so that strain data can be continuously acquired from the start of the incision to its completion, as shown in FIG. 2, and the behavior of strain can be continuously understood. This makes it possible to detect defects such as cracks in the concrete 12 that occur during the incision, and improves the accuracy of strain measurement and therefore the accuracy of stress detection.

ただし、切込み開始前と切込み完了後時にのみ、歪を検出してもよい。この場合であっても、これらの歪の差から解放歪を求めることは可能である。 However, the strain may be detected only before the cutting starts and after the cutting is completed. Even in this case, it is possible to determine the released strain from the difference between these strains.

また、歪ゲージ14,15は、相互の干渉や重ね合せがないように、適宜な間隔を隔てて貼り付けることが好ましい。上記従来の場合のように測定面と垂直方向に切り込みを入れるのでなく、測定面13の延びる方向に延びるように切込み16を入れるので、長い範囲に亘って測定面13を確保することができ、測定面13に複数の歪ゲージ14,15を適宜な間隔を貼り付けることが可能となる。 It is also preferable to attach the strain gauges 14, 15 at an appropriate interval so that they do not interfere with or overlap each other. Instead of making a cut perpendicular to the measurement surface as in the conventional case described above, the cut 16 is made to extend in the direction in which the measurement surface 13 extends, so that the measurement surface 13 can be secured over a long range, and multiple strain gauges 14, 15 can be attached to the measurement surface 13 at appropriate intervals.

なお、コンクリートは、砂利、砂、セメント、水を混合してなる非均質材料であり、特に砂利等の骨材により性状が影響を受ける。土木系構造物に使用するコンクリートの骨材は、一般的に20mm~40mmであり、この骨材の影響を抑えて計測することができる歪ゲージの寸法は、骨材の最大寸法の3倍程度が好ましいとされている。 Concrete is a non-homogeneous material made from a mixture of gravel, sand, cement, and water, and its properties are particularly affected by aggregates such as gravel. The aggregate of concrete used in civil engineering structures is generally 20mm to 40mm, and it is considered preferable that the dimensions of a strain gauge that can measure while minimizing the effects of this aggregate be about three times the maximum dimension of the aggregate.

そこで、例えば、本実施形態において使用される歪ゲージ14,15の寸法は60mm~75mmであり、コア17の直径は100mm程度であることが好ましい。そして、歪ゲージ14,15の間隔は75mm程度以上と複数枚の歪ゲージ14,15を近接して設置することができる。 Therefore, for example, it is preferable that the dimensions of the strain gauges 14, 15 used in this embodiment are 60 mm to 75 mm, and the diameter of the core 17 is about 100 mm. The distance between the strain gauges 14, 15 is about 75 mm or more, so that multiple strain gauges 14, 15 can be installed close to each other.

そして、測定した歪に基づいてコンクリートの応力を推定する工程を行う。 Then, a process is carried out to estimate the stress in the concrete based on the measured strain.

以下、温度歪を考慮した応力推定の一例について説明する。ただし、応力の推定方法はこれに限定されず、従来と同様の方法を用いてもよい。 Below, an example of stress estimation that takes temperature strain into account is described. However, the method of stress estimation is not limited to this, and conventional methods may be used.

X方向の歪ゲージ14を介して検出したX方向の歪みεX ’は、X方向の応力εXとX方向の温度歪εXTとからなり、Y方向の歪ゲージ15を介して検出したY方向の歪みεY ’は、Y方向の応力εYとX方向の温度歪εYTとからなると考えられる。これより、下記の式(1)、式(2)が成立する。
εX ’=εX+εXT … (1)
εY ’=εY+εYT … (2)
It is considered that the X-direction strain εX' detected through the X-direction strain gauge 14 is composed of the X-direction stress εX and the X-direction temperature strain εXT, and the Y-direction strain εY' detected through the Y-direction strain gauge 15 is composed of the Y-direction stress εY and the X-direction temperature strain εYT. As a result, the following equations (1) and (2) are established.
εX′=εX+εXT … (1)
εY′=εY+εYT … (2)

そして、X方向の応力εXとY方向の応力εYには、コンクリート12のポアソン比νを用いた下記の式(3)の関係が成立する。
εY=-ν・εX … (3)
The relationship between the stress εX in the X direction and the stress εY in the Y direction is expressed by the following equation (3) using the Poisson's ratio ν of the concrete 12.
εY = -ν εX … (3)

本実施形態に係るコンクリート部材の応力推定方法においては、コア掘削機で切込み16を入れる際、コンクリート12の温度上昇は、上述したように小さい。そのため、歪ゲージ14,15間に発生する温度差は小さくなり、温度歪は同一であると仮定することができるので、X方向の温度歪εXTとX方向の温度歪εYTとは等しく、下記の式(4)が成立すると推察される。
εXT=εYT ・・・ (4)
In the method for estimating stress in a concrete member according to this embodiment, the temperature rise in the concrete 12 is small as described above when the core drilling machine makes the incision 16. Therefore, the temperature difference between the strain gauges 14, 15 is small, and it can be assumed that the temperature strains are the same. Therefore, it is presumed that the temperature strain εXT in the X direction and the temperature strain εYT in the X direction are equal, and the following formula (4) is established.
εXT = εYT ... (4)

上記の式(1)~式(4)から、温度歪εT、x方向の歪εX及びy方向の歪εYは、下記の式(5)~式(7)に基づいて求めることができる。
εT=εXT=εYT=(εY’ +νεX’)/(1+ν) ・・・ (5)
εX=(εX’- εY’)/(1+ν) ・・・ (6)
εY=ν(εX’- εY’)/(1+ν) ・・・ (7)
From the above formulas (1) to (4), the temperature strain εT, the x-direction strain εX, and the y-direction strain εY can be calculated based on the following formulas (5) to (7).
εT = εXT = εYT = (εY' + vεX')/(1 + v) ... (5)
εX = (εX' - εY') / (1 + v) ... (6)
εY = ν (εX' - εY') / (1 + ν) ... (7)

なお、x方向の歪εXは、X方向の歪ゲージを介して得たX方向の計測歪εX ’から温度歪εTを差し引いたX方向の歪であり、計測歪εX ’が切込み前後の歪差である解放歪である場合は、コンクリートが内在していたX方向の解放歪を表す。 The x-direction strain εX is the strain in the X-direction obtained by subtracting the temperature strain εT from the measured strain εX' in the X-direction obtained through the X-direction strain gauge. When the measured strain εX' is the released strain, which is the difference in strain before and after the cut, it represents the released strain in the X-direction that was present in the concrete.

上述した歪の算出方法においては、検出した歪εX ’、εY ’から温度歪εXT、εYTを除去することができるので、コア17の温度上昇に関わらず歪εX’、εYを推定することができる。このため、コア17が冷却するまで歪測定を待つ必要がなく、測定時間の短縮化を図ることが可能となる。 In the above-described strain calculation method, the temperature strains εXT and εYT can be removed from the detected strains εX' and εY', so the strains εX' and εY can be estimated regardless of the temperature rise of the core 17. Therefore, it is not necessary to wait until the core 17 cools before measuring the strain, and it is possible to shorten the measurement time.

なお、本発明は、上述したコンクリート部材の応力推定方法に限定されるものではなく、適宜変更することが可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-mentioned method for estimating stress in concrete members, and can be modified as appropriate.

例えば、X方向に歪ゲージ14を、Y方向に歪ゲージ15を貼り付けて、これら歪ゲージ14,15を介して歪を求める場合について説明した。しかし、歪ゲージは、例えば、1枚であってもよい。この場合、例えば、プレストレスの方向に歪ゲージを貼り付けることにより、プレストレスを求めることが可能となる。 For example, a case has been described in which a strain gauge 14 is attached in the X direction and a strain gauge 15 is attached in the Y direction, and strain is determined via these strain gauges 14, 15. However, the strain gauge may be, for example, a single sheet. In this case, for example, by attaching a strain gauge in the direction of prestress, it is possible to determine the prestress.

また、複数の歪ゲージを貼り付ける場合、必ずしも互いに直交する方向の歪を検出するように歪ゲージを貼り付けなくともよい。歪ゲージが検出する歪の方向が既知であれば、直交してなくとも、例えば、プレストレスが作用する方向の歪を求めることは可能だからである。また、本方法の対象となるコンクリート部材10は、プレストレスが与えられた部材である場合について説明したが、プレストレスが与えられていないコンクリート部材であってもよい。 In addition, when attaching multiple strain gauges, the strain gauges do not necessarily need to be attached so as to detect strain in mutually orthogonal directions. This is because, if the direction of strain detected by the strain gauges is known, it is possible to determine the strain in the direction in which prestress acts, for example, even if it is not orthogonal. In addition, although the concrete member 10 that is the subject of this method has been described as a prestressed member, it may also be a non-prestressed concrete member.

10…コンクリート部材、 11…PC鋼材、 12…コンクリート、コンクリート部分、 13…測定面、 14…歪ゲージ、第1の歪ゲージ、X方向の歪ゲージ、 15…歪ゲージ、第2の歪ゲージ、Y方向の歪ゲージ、 16…切込み、 17…コア、 18…配線。 10...Concrete member, 11...PC steel, 12...Concrete, concrete part, 13...Measurement surface, 14...Strain gauge, first strain gauge, X-direction strain gauge, 15...Strain gauge, second strain gauge, Y-direction strain gauge, 16...Notch, 17...Core, 18...Wiring.

Claims (8)

コンクリート部材の測定面に少なくとも1つ以上の歪ゲージを貼り付ける工程と、
全ての前記歪ゲージが貼り付けられた箇所を取り囲むように、前記コンクリート部材の測定面の延びる方向に延びるように、前記コンクリート部材のコンクリート部分に切込みを入れる工程と、
前記歪ゲージを介して当該歪ゲージの貼り付け方向における前記コンクリート部材の歪を検出する工程と、
前記検出した歪に基づいて、前記歪ゲージの貼り付け方向における前記コンクリート部分の応力を推定する工程とを備えることを特徴とするコンクリート部材の応力推定方法。
A step of attaching at least one strain gauge to a measurement surface of a concrete member;
making a cut in the concrete portion of the concrete member so as to surround all of the locations where the strain gauges are attached and extend in the direction in which the measurement surface of the concrete member extends;
detecting a strain of the concrete member in a direction in which the strain gauge is attached via the strain gauge;
and estimating the stress of the concrete portion in the direction in which the strain gauge is attached based on the detected strain.
前記少なくとも1つ以上の歪ゲージの貼り付けは、任意の第1の方向に第1の歪ゲージを貼り付けることと、前記第1の方向と交差する第2の方向に第2の歪ゲージを貼り付けることを含むことを特徴とする請求項1に記載のコンクリート部材の応力推定方法。 The method for estimating stress in a concrete member according to claim 1, characterized in that the attachment of the at least one strain gauge includes attaching a first strain gauge in an arbitrary first direction and attaching a second strain gauge in a second direction intersecting the first direction. 前記第1の歪ゲージと前記第2の歪ゲージとを複数組貼り付けることを特徴とする請求項2に記載のコンクリート部材の応力推定方法。 The method for estimating stress in a concrete member according to claim 2, characterized in that multiple sets of the first strain gauge and the second strain gauge are attached. 前記少なくとも1つ以上の歪ゲージのうち1の歪ゲージは、前記コンクリート部材に作用するプレストレスの方向に貼り付けることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載のコンクリート部材の応力推定方法。 The method for estimating stress in a concrete member according to any one of claims 1 to 3, characterized in that one of the at least one or more strain gauges is attached in the direction of prestress acting on the concrete member. 前記コンリート部材の切込みを入れる方向は、プレストレスの方向に対して直交する方向であることを特徴とする、請求項1から4の何れか1項に記載のコンクリート部材の応力推定方法。 5. The method for estimating stress in a concrete member according to claim 1, wherein a direction in which the concrete member is cut is perpendicular to a direction of prestress. 前記歪ゲージを複数貼り付ける場合、各前記歪ゲージは前記切込みを入れる方向に離間することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のコンクリート部材の応力推定方法。 The method for estimating stress in a concrete member according to any one of claims 1 to 5, characterized in that when multiple strain gauges are attached, the strain gauges are spaced apart in the direction in which the cuts are made. 前記歪ゲージに接続されている配線は、前記切込みを入れ始める側とは反対側に延びることを特徴とする、請求項1から6のいずれか1項に記載のコンクリート部材の応力推定方法。 The method for estimating stress in a concrete member according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the wiring connected to the strain gauge extends on the side opposite to the side where the incision is started. 前記少なくとも1つ以上の歪ゲージの貼り付けは、X方向にX方向の歪ゲージを貼り付けることと、前記X方向と直交するY方向にY方向の歪ゲージの貼り付けることを含み、
前記X方向の歪ゲージを介して検出した歪をεX ’、前記Y方向の歪ゲージを介して検出した歪をεY ’、前記コンクリート部分のポアソン比をνとしたとき、下記式(1)~式(3)に基づいて、温度歪εT、温度歪εTを除去したX方向の歪εX、及び温度歪εTを除去したY方向の歪εYを求めることを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載のコンクリート部材の応力推定方法。
εT=(εY’+νεX’)/(1+ν) ・・・ (1)
εX=(εX’-εY’)/(1+ν) ・・・ (2)
εY=ν(εX’-εY’)/(1+ν) ・・・ (3)
The attachment of the at least one strain gauge includes attaching an X-direction strain gauge in an X-direction and attaching a Y-direction strain gauge in a Y-direction perpendicular to the X-direction,
The method for estimating stress in a concrete member according to any one of claims 1 to 7, characterized in that, when the strain detected via the X-direction strain gauge is εX', the strain detected via the Y-direction strain gauge is εY', and the Poisson's ratio of the concrete portion is ν, temperature strain εT, strain in the X-direction εX with temperature strain εT removed, and strain in the Y-direction εY with temperature strain εT removed are calculated based on the following equations (1) to (3).
εT = (εY' + vεX')/(1 + v) ... (1)
εX = (εX' - εY') / (1 + v) ... (2)
εY = ν (εX' - εY') / (1 + ν) ... (3)
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