JP2004258041A - Device for determining integrity of structures - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、構造物の健全性の判定に用いられる構造物の健全性判定装置に関する。 The present invention relates to a structure soundness determination device used for determining the soundness of a structure.
土木・建築等の構造物は、地震荷重や風荷重などによって被害を受け、時には倒壊する。このことから、これらの荷重を当然考慮して構造物の設計が行われるが、それにもかかわらず被害を受ける理由は、これらの荷重がもつ発生過程の不規則性、発生時点、大きさ、継続時間等が統計的に変動するためである。 Structures such as civil engineering and buildings are damaged by earthquake loads and wind loads, and sometimes collapse. For this reason, the structure is designed taking these loads into account, but the reasons for the damage nevertheless are the irregularities of the generation process, the time of occurrence, the size, This is because time and the like fluctuate statistically.
そこで、周知のように、構造物（例えば、コンクリート）に生じるひび割れの有無、ひいてはひび割れの程度等のいわゆる健全性を検知すべくひび割れ幅を計測するための手法としては、現在までのところ次のようなものが実用化されている。
（１）目視によりひび割れの有無を観察しクラックスケールを用いてひび割れ幅を読み取るもの。
（２）接着型抵抗線ひずみゲージ（ワイヤーストレインゲージ）を構造物の表面に接着するもの。
（３）非接触型ひずみ計（カールソン型計器）を構造物の内部に埋設しておくもの。
（４）金属板に打ち込んだ鋼球を標点とする押当て式ひずみ計（コンタクト式ひずみゲージ）を構造物の表面に接着して用いるもの。
（５）電気的変位計（πゲージ）を用いるもの。
Therefore, as is well known, the following methods have been used to measure the width of a crack in order to detect the presence or absence of cracks generated in a structure (for example, concrete) and thus the so-called soundness such as the degree of cracks. Such a thing is put into practical use.
(1) A device in which the presence or absence of cracks is visually observed and the width of the cracks is read using a crack scale.
(2) A bonding type resistance wire strain gauge (wire strain gauge) is bonded to the surface of a structure.
(3) A non-contact type strain gauge (Carlson type instrument) embedded in a structure.
(4) A pressing-type strain gauge (contact type strain gauge) having a steel ball driven into a metal plate as a reference point and bonded to the surface of a structure.
(5) A device using an electric displacement meter (π gauge).
ところで、上述した従来の手法は、実験室において構造物たるコンクリート試験体に対してひび割れ試験を行う場合に適用し得るものの、実際に構築されている屋外の構造物のひび割れを長期にわたってモニタリングする場合にそのまま適用することは以下のような理由によりいずれも無理がある。
（１）目視観察によるものは精度の点で難があり、特に構造物の表面が汚れているような場合には、微細なひび割れを検知し難い。
さらに、目視観察によるものは、次のような部分、場所の健全性を確認することができない。
（ａ）地下部分、仕上材、天井材、カバー（屋上における防水層やトンネルの覆工等）、機器配管類の陰になっている部分、作業員が立ち入ることができない程狭い部分。
（ｂ）高所作業を伴い、かつ安全な作業足場を確保し難い場所。
（ｃ）水・海水に接している構造物や水中構造物。
（ｄ）発電所設備等のような（超）高電圧設備機器が設置されている場所。
（ｅ）原子力施設や放射性廃棄物の処分場等のような放射性物質を取り扱う施設。
（ｆ）人体に有害な気体（ガス）または刺激臭（臭い）が発生する場所。
（ｇ）酸素欠乏状態になり易い場所。
（ｈ）出来れば避けたい汚物、光、騒音、粉塵、振動等がある場所。
（ｉ）高温度、高湿度の場所。
（２）接着型抵抗線ひずみゲージは耐久性に難がある。
（３）非接触型ひずみ計は高価であるので測定箇所が限定される。
（４）押当て式ひずみ計は構造物の表面に対する接着の手間を要し、また鋼球が錆びるという懸念がある。
（５）電気的変位計は屋外において使用する場合は耐久性に難があり、実用的でない。
By the way, the above-mentioned conventional method can be applied to a case where a crack test is performed on a concrete specimen as a structure in a laboratory, but when monitoring a crack of an outdoor structure actually constructed for a long time. It is impossible to apply the method as it is for the following reasons.
(1) Visual observation is difficult in terms of accuracy, and particularly when the surface of the structure is dirty, it is difficult to detect fine cracks.
Furthermore, the soundness of the following parts and places cannot be confirmed by visual observation.
(A) An underground part, a finishing material, a ceiling material, a cover (a waterproof layer on a roof or a tunnel lining, etc.), a shaded part of equipment piping, and a part narrow enough for a worker to enter.
(B) A place where high-altitude work is required and it is difficult to secure a safe work platform.
(C) Structures or underwater structures that are in contact with water or seawater.
(D) A place where (ultra) high-voltage equipment such as power station equipment is installed.
(E) Facilities that handle radioactive materials such as nuclear facilities and radioactive waste disposal sites.
(F) A place where a harmful gas (gas) or irritating odor (odor) is generated.
(G) Places that are prone to oxygen deficiency.
(H) Where there is dirt, light, noise, dust, vibration, etc. that should be avoided if possible.
(I) High temperature, high humidity places.
(2) Adhesive resistance wire strain gauges have poor durability.
(3) Since the non-contact type strain gauge is expensive, the measurement place is limited.
(4) The pressing strain gauge requires time and effort for bonding to the surface of the structure, and there is a concern that the steel ball may rust.
(5) When the electric displacement meter is used outdoors, it has poor durability and is not practical.
本発明はこのような背景の下になされたもので、実際に施工された構造物の健全性を簡単な計器を用いて判定することができる構造物の健全性判定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made under such a background, and it is an object of the present invention to provide a structure soundness determination device capable of determining the soundness of a structure actually constructed using a simple instrument. And
本発明は、構造物と、前記構造物の表面に貼着され、もしくは構造物の内部に埋設され、所定値以上の引っ張り力で破断する導電性材料から構成されたセンサと、前記センサにおける少なくとも２点に各々接続された複数の端子と、前記複数の端子のうち少なくとも２つの端子間の抵抗値を測定する抵抗測定手段とを具備し、前記センサは、導電性の繊維を束ねた繊維ストリングまたは導電性の繊維をメッシュ・マット状に編組した繊維シートが帯状のプラスチックスからなるシート部材の表面に貼着されてなり、前記センサにおける繊維ストリングまたは繊維シートがその中央部より略Ｕ字形状に折曲げられた状態でシート部材に貼着されてなることを特徴とする。 The present invention relates to a structure, a sensor that is attached to the surface of the structure, or is embedded in the structure, and is formed of a conductive material that is broken by a tensile force equal to or greater than a predetermined value. A plurality of terminals respectively connected to two points; and a resistance measuring means for measuring a resistance value between at least two of the plurality of terminals, wherein the sensor is a fiber string in which conductive fibers are bundled. Alternatively, a fiber sheet in which conductive fibers are braided in a mesh / mat shape is adhered to the surface of a sheet member made of strip-shaped plastics, and the fiber string or the fiber sheet in the sensor is substantially U-shaped from the center thereof. It is characterized in that it is attached to a sheet member in a state where it is bent into a shape.
本発明によれば、構造物に荷重が作用すると、センサに引っ張り力が作用することによりセンサの抵抗値が変化する。従って、本発明によれば、上記抵抗値を簡易な抵抗測定手段により測定することにより、実際に施工された構造物の健全性を簡単に判定することができるという効果が得られる。また、本発明によれば、複数の端子を設けることによりセンサにおける複数の区間の抵抗値を細かく測定することができるので、構造物の健全性の判定精度を向上することができるという効果が得られる。 According to the present invention, when a load acts on a structure, a tensile force acts on the sensor, so that the resistance value of the sensor changes. Therefore, according to the present invention, the effect that the soundness of the actually constructed structure can be easily determined by measuring the resistance value by the simple resistance measuring means is obtained. Further, according to the present invention, by providing a plurality of terminals, it is possible to finely measure the resistance value of a plurality of sections in the sensor, so that it is possible to improve the accuracy of determining the soundness of a structure. Can be
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態による構造物の健全性判定装置の概略構成を示す図である。この図において、１は、被測定対象物の直流抵抗またはインピーダンスを測定するテスタであり、その端子１ａには、プローブ２ａの一端が接続されており、その端子１ｂには、プローブ２ｂの一端が接続されている。また、テスタ１には、図示しない切り替えスイッチが設けられており、この切り替えスイッチの切り替えにより、直流抵抗測定またはインピーダンス測定の選択が行われる。ここで、上記インピーダンス測定により、センサ４のキャパシタンス成分およびインダクタンス成分が測定される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a structure soundness determining apparatus according to an embodiment of the present invention. In this figure,
３は、構造物であり、例えば、構造用鉄筋等の補強材を内部に有しないコンクリート構造物、上記補強材を内部に有する鉄筋コンクリート構造物、柱、梁、壁、筋交い、階段、基礎版、フーチング、基礎杭等である。４は、構造物３の内部に同図横方向に埋設され、かつその中央部が折曲げられた導電性線材からなるセンサであり、その一端４ａおよび一端４ｂが構造物３の一側面より突出している。このセンサ４は、構造物３の健全性を検知するものである。また、測定時において、センサ４の一端４ａには、プローブ２ａの他端が当接され、かつ一端４ｂには、プローブ２ｂの他端が当接される。
なお、このセンサ４の具体的構成等の詳細については後述する。
Reference numeral 3 denotes a structure, for example, a concrete structure having no reinforcing material such as a structural reinforcing bar inside, a reinforced concrete structure having the reinforcing material inside, a column, a beam, a wall, a brace, a stair, a base plate, Footing, foundation pile, etc.
The specific configuration of the
上記構成において、今、構造物３に対して同図に示す矢印Ａ方向に荷重が作用していないものとする。従って、この場合、構造物３の形状は、同図に２点鎖線で示すものとされている。
この状態において、作業者は、テスタ１の切り替えスイッチを直流抵抗測定側に切り替えた後、プローブ２ａおよび２ｂの各他端をセンサ４の一端４ａおよび４ｂに当接させる。これにより、テスタ１には、センサ４の直流抵抗値が表示され、今の場合、センサ４に損傷、断線等が生じていないものとすると、上記直流抵抗値は、ほぼゼロである。従って、作業員は、直流抵抗値がゼロであるため、センサ４ひいては構造物３に損傷、亀裂等が発生していないものと判定する。
In the above configuration, it is assumed that no load is acting on the structure 3 in the direction of arrow A shown in FIG. Therefore, in this case, the shape of the structure 3 is indicated by a two-dot chain line in FIG.
In this state, the operator switches the changeover switch of the
そして、今、地震等の影響により、構造物３に対して同図に示す矢印Ａ方向に荷重が加えられることにより、構造物３が２点鎖線で示す形状から実線で示す形状に変形したものとする。この変形により、障害部分Ｈにおいて、構造物３に亀裂、損傷等が生じたとともに、センサ４が断線したものとする。
ここで、上記荷重としては、地震の他、風圧、雪荷重、氷荷重、土荷重、水圧、波圧、潮圧、地盤の変形、温度等の自然荷重、付加された死荷重や活荷重、衝撃、衝突、爆発、採鉱や近接工事による沈下等の人為的荷重等が挙げられる。
上述した状態において、上述した動作と同様にして、テスタ１によりセンサ４の直流抵抗値が測定されると、該直流抵抗値は、無限大とされる。これにより、作業員は、センサ４に断線が発生しており、かつ構造物３に損傷、亀裂等が発生しているものと判定する。
Now, a load is applied to the structure 3 in the direction of the arrow A shown in the figure due to the influence of an earthquake or the like, and the structure 3 is deformed from the shape indicated by the two-dot chain line to the shape indicated by the solid line. And It is assumed that, due to this deformation, the structure 3 is cracked, damaged, and the like at the obstacle portion H, and the
Here, in addition to the earthquake, in addition to earthquake, wind pressure, snow load, ice load, earth load, water pressure, wave pressure, tide pressure, ground deformation, natural load such as temperature, added dead load and live load, Examples include impacts, collisions, explosions, and artificial loads such as sinking due to mining and nearby construction.
In the above-described state, when the DC resistance value of the
さらに、センサ４が断線している状態において、障害箇所Ｈに水が浸透すると、センサ４の直流抵抗値は、無限大から有限値へと変化する。この変化の状況を長時間に亙ってモニタリングすることにより、障害箇所Ｈに水が浸透していることが判定される。
Furthermore, when water penetrates into the fault location H while the
一方、作業者によりテスタ１の切り替えスイッチが直流抵抗値測定側からインピーダンス測定側に切り替えられると、テスタ１からは、プローブ２ａおよびプローブ２ｂを介してセンサ４へ交流信号が出力される。これにより、テスタ１には、センサ４のインピーダンス、すなわちキャパシタンス成分およびインダクタンス成分が表示される。作業者は、上記インピーダンスの変化をモニタリングすることにより、障害箇所Ｈにおけるセンサ４の損傷状況を把握する。このインピーダンス測定法によるセンサ４の健全性の判定手法は、直流抵抗値測定法による測定結果が不安定である場合に、特に有効である。
On the other hand, when the changeover switch of the
図２（ａ）は、上述した一実施形態による構造物の健全性判定装置の別の概略構成を示す平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すＡ−Ａ線視断面図である。図２（ａ）および（ｂ）において、図１の各部に対応する部分には、同一の符号を付けその説明を省略する。
図２（ａ）および（ｂ）においては、図１に示す構造物３に代えて基礎杭５が設けられている。
FIG. 2A is a plan view illustrating another schematic configuration of the structural soundness determination device according to the embodiment described above, and FIG. 2B is a line AA illustrated in FIG. FIG. 2A and 2B, parts corresponding to the respective parts in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
2A and 2B, a foundation pile 5 is provided instead of the structure 3 shown in FIG.
基礎杭５は、地表６に縦方向に打設された構造部材であり、厚肉円筒形状とされている。この基礎杭５の厚肉部分には、杭頭５ａから杭先端部５ｂまでに至って、略Ｕ字形状のセンサ４が埋設されている。すなわち、センサ４は、その中央部が折曲げられており、かつ一端４ａおよび４ｂが互いに近接するようにして杭頭５ａより突出している。
The foundation pile 5 is a structural member that is vertically installed on the ground surface 6 and has a thick cylindrical shape. A substantially
上記構成において、基礎杭５の健全性の判定方法は、図１を参照して説明した構造物の健全性判定装置と同様である。すなわち、図２（ｂ）に示す基礎杭５に荷重が作用すると、例えば、同図に示す障害部分Ｈにおいて、基礎杭５に亀裂、損傷等が生じるとともに、センサ４が断線する。この状態において、テスタ１によりセンサ４の直流抵抗値が測定されると、該直流抵抗値は、相当に大きな値なる。これにより、作業者は、基礎杭５に亀裂、損傷等が発生したものと判定する。
In the above configuration, the method of determining the soundness of the foundation pile 5 is the same as the structure soundness determination device described with reference to FIG. That is, when a load is applied to the foundation pile 5 shown in FIG. 2B, for example, in the obstacle portion H shown in FIG. 2B, the foundation pile 5 is cracked, damaged, and the like, and the
なお、上述した一実施形態による構造物の健全性判定装置においては、センサ４としてカーボン等の導電性の繊維・粉末によるものを用いる。
この種のセンサ４は、カーボン繊維を数１００本以上（具体的には、６００本以上であって、かつ１０００本単位で１０００本〜１２０００本程度）束ねてなるもの、またはカーボン繊維をメッシュ・マット状（シート状）に編組してなるものである。この種のセンサ４の破断伸びは、ピッチ系カーボン繊維の場合、０．３８〜２．２％程度である。このようなセンサ４を用いた場合、構造物３の変形により、カーボン繊維が損傷や破断することにより引き起こされる直流抵抗値（インピーダンス）が変化する。
In the structure soundness determining apparatus according to the embodiment described above, the
This type of
従って、このセンサ４によれば、構造物３に作用する荷重の大きさと、直流抵抗値（インピーダンス）との関係を予め実験等により調べておくことにより、実際の直流抵抗値（インピーダンス）から作用した荷重の大きさを知ることができる。
ひいては、このセンサ４によれば、直流抵抗値（インピーダンス）の変化をテスタ１により計測することにより、構造物３のひびわれ、曲げ、せん断、圧縮（圧壊）、はがれ等を検知することができる。
Therefore, according to the
Consequently, according to the
次に、センサ４の詳細な構成について説明する。なお、本実施形態におけるセンサ４としては、以下の段落［００３９］〜［００４３］において（Ｓ−４）項として説明するセンサ８０，９０，１００（図５参照）を使用するのであるが、センサ４の基本構成やそれに関連する事項について（Ｓ−１）項〜（Ｓ−３）項によりまず説明しておく。
（Ｓ一１） カーボンの長繊維（連続糸）を束ねて糸状もしくは紐状にしたもの（以下、総称してカーボン繊維ストリングと称する）、またはカーボン繊維をシート状にしたもの（以下、カーボン繊維シートと称する）。
このようなセンサ４の使用方法としては、構造物の内部に埋設する方法（図１および図２参照）の他に、構造物の表面に貼着する方法がある。このようにセンサ４を構造物の表面に貼着して使用する場合には、センサ４に対して樹脂や塗料を塗布、またはセンサ４を覆うように構造物の表面にプラスチックス等のシートを貼付けることにより、センサ４を保護する必要がある。
Next, a detailed configuration of the
(S-11) A long fiber (continuous yarn) of carbon is bundled into a string or string (hereinafter, collectively referred to as a carbon fiber string), or a sheet of carbon fiber (hereinafter, carbon fiber) Sheet).
As a method of using such a
（Ｓ一２） 図３（ａ）〜（ｊ）に示すセンサ１０、２０、３０、４０および５０。
以下、これらセンサ１０、２０等の構成について説明する。図３（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）および（ｉ）は、センサ１０、２０、３０、４０、および５０の各構成を示す断面図である。また、図３（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｈ）および（ｊ）は、センサ１０、２０、３０、４０および５０の各構成を示す平面図である。
(S-12)
Hereinafter, the configuration of these
まず、図３（ａ）および（ｂ）に示すセンサ１０は、カーボン繊維ストリング１１とシート部材１２とから構成されている。カーボン繊維ストリング１１は、上述したようにカーボンの長繊維（連続糸）を束ねて糸状もしくは紐状にしたものである。シート部材１２は、プラスチックスが帯状に形成されてなり、このシート部材１２表面の中央部には、長手方向にカーボン繊維ストリング１１が貼着されている。
また、用途によっては、シート部材１２は、その裏面に接着剤が塗布されており、テープ状とされている。この種のシート部材１２は、構造物３（図１参照）または基礎杭５（図２参照）の表面に貼着する場合に用いて好適である。
First, the
In some applications, the
また、図３（ｃ）および（ｄ）に示すセンサ２０は、カーボン繊維シート２１とシート部材２２とから構成されている。カーボン繊維シート２１は、上述したようにカーボン繊維がシート状に形成されてなるものである。シート部材２２の基本的な構成およびその材料は、図３（ｂ）に示すシート部材１２と同様である。
The
このシート部材２２の表面の中央部には、長手方向にカーボン繊維シート２１が貼着されている。また、場合によっては、シート部材２２は、その裏面に接着剤が塗布されている。この種のセンサ２０は、構造物３（図１参照）または基礎杭５（図２参照）の表面に貼着する場合に用いて好適である。
At the center of the surface of the
また、図３（ｅ）および（ｆ）に示すセンサ３０は、カーボン繊維ストリング３１および被覆部材３２とから構成されている。このカーボン繊維ストリング３１は、カーボン繊維ストリング１１（図３（ｂ）参照）と同一構成とされている。被覆部材３２は、絶縁材料たるプラスチックスが厚肉帯状に形成されてなり、図３（ｅ）に示すカーボン繊維ストリング３１の外周面を被覆している。
この種のセンサ３０は、カーボン繊維ストリング３１の外周面が全体に亙って絶縁されているため、構造物３および基礎杭５の材料がコンクリート、鉄筋等の導電性材料である場合に、カーボン繊維ストリング３１と構造物３等との接触による短絡を防止することを目的として用いて好適である。
また、センサ３０を用いた場合には、２本以上のセンサ３０を重ねて用いてもカーボン繊維ストリング３１同士およびカーボン繊維ストリング３１と構造物３等との間の絶縁が確保されるので、設置に際して取扱いが非常に容易である。
The
In this type of
When the
また、図３（ｇ）および（ｈ）に示すセンサ４０は、カーボン繊維ストリング４１およびプラスチックス樹脂４２とから構成されている。カーボン繊維ストリング４１は、カーボン繊維ストリング１１（図３（ｂ）参照）と同一構成とされている。プラスチックス樹脂４２は、カーボン繊維ストリング１１の外周面全体をコーティングしている。この種のセンサ４０は、センサ３０と同様にしてカーボン繊維ストリング４１および構造物３等との接触による短絡を防止することを目的として用いて好適であるとともに、設置に際して取扱いが非常に容易である。
Further, the
また、図３（ｉ）および（ｊ）に示すセンサ５０は、カーボン繊維ストリング５１およびプラスチックス樹脂５２、５３とから構成されている。カーボン繊維ストリング５１は、カーボン繊維ストリング１１と同一構成とされている。このカーボン繊維ストリング５１の外周面は、一定長さに亙って、プラスチックス樹脂５２およびプラスチックス樹脂５３によりコーティングされている。
The
すなわち、カーボン繊維ストリング５１においては、プラスチックス樹脂５２およびプラスチックス樹脂５３によりコーティングされている部分と、コーティングされていない部分とが存在する。
この種のセンサ５０は、構造物３等に対する絶縁が必要な箇所のみが部分的に絶縁可能な構成とされているので、センサ４０（図３（ｇ）および（ｈ））に比して製造コストが安いという利点がある。
That is, in the carbon fiber string 51, there are a portion coated with the
Since this type of
（Ｓ−３） 上述した（Ｓ一１）項および（Ｓ一２）項で説明したセンサとして、破断伸びが異なる２種類以上のカーボン繊維ストリングまたはカーボン繊維シートが用られているもの。
以下、この種のセンサについて、図４（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。図４（ａ）および（ｃ）は、センサ６０および７０の構成を示す断面図であり、図４（ｂ）および（ｄ）は、センサ６０および７０の構成を示す平面図である。
(S-3) Two or more types of carbon fiber strings or carbon fiber sheets having different elongations at break are used as the sensors described in the above items (S-11) and (S-12).
Hereinafter, this type of sensor will be described with reference to FIGS. 4A and 4C are cross-sectional views illustrating the configuration of the
図４（ａ）および（ｂ）に示すセンサ６０は、第１のカーボン繊維ストリング６１Ａ、第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂおよびシート部材６２から構成されている。上記第１のカーボン繊維ストリング６１Ａおよび第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂの基本的な構成は、カーボン繊維ストリング１１（図３（ｂ）参照）の構成と同一である。但し、第１のカーボン繊維ストリング６１Ａと第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂとは、その破断伸び特性が異なる。
The
すなわち、第１のカーボン繊維ストリング６１Ａは、第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂに比して、所定の引張応力に対して伸びが小さい。従って、第１のカーボン繊維ストリング６１Ａおよび第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂに一定の増加率で増加する引張応力を徐々に作用させた場合、第１のカーボン繊維ストリング６１Ａは、第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂよりも先に破断する。もっといえば、上述した場合において、第１のカーボン繊維ストリング６１Ａの抵抗値の増加分は、第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂの抵抗値の増加分に比して大きい。
That is, the first
さらに、第１のカーボン繊維ストリング６１Ａは、第１の値以上の引張応力が作用すると完全に破断し、この場合には、その抵抗値が理論的に無限大、または飛躍的に大なる値となる。一方、第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂは、第２の値（＞第１の値）以上の引張応力が作用すると完全に破断し、この場合には、抵抗値が無限大または飛躍的に大なる値となる。
Further, the first
また、これら第１のカーボン繊維ストリング６１Ａおよび第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂにおける伸びに対する抵抗値の増加分の関係を表す特性は、実験等により予めわかっているものである。
Further, the characteristics indicating the relationship between the increase in the resistance value and the elongation in the first
これら第１のカーボン繊維ストリング６１Ａおよび第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂは、一定間隔をおいて平行配置されている。シート部材６２は、上述したシート部材１２（図３（ｂ）参照）と同一構成とされており、このシート部材６２の中央部には、長手方向に第１のカーボン繊維ストリング６１Ａおよび第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂが各々貼着されている。
The first
上述したセンサ６０を用いた構造物の健全性判定装置によれば、破断伸び特性が異なる、第１のカーボン繊維ストリング６１Ａおよび第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂを用いているので、第１のカーボン繊維ストリング６１Ａの抵抗値と第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂの抵抗値との双方より、構造物３（図１参照）等に作用した引張応力の大きさを詳細に知ることができる。
According to the structural soundness determination device using the
例えば、第１のカーボン繊維ストリング６１Ａの抵抗値が無限大であって、かつ第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂの抵抗値が非常に小さいものである場合には、構造物３等に作用した引張応力の大きさが第１の値以上であってかつ第２の値より小であるものと推測することができる。
また、第１のカーボン繊維ストリング６１Ａおよび第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂの各抵抗値が共に無限大である場合には、構造物３等に作用した引張応力の大きさが第２の値以上であるものと推測することができる。
For example, when the resistance value of the first
When each of the resistance values of the first
図４（ｃ）および（ｄ）に示すセンサ７０は、第１のカーボン繊維ストリング７１Ａ、第２のカーボン繊維ストリング７１Ｂおよびシート部材７２から構成されている。上記第１のカーボン繊維ストリング７１Ａおよび第２のカーボン繊維ストリング７１Ｂの各構成は、上述した図４（ｂ）に示す第１のカーボン繊維ストリング６１Ａおよび第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂの各構成と同一とされている。
すなわち、第１のカーボン繊維ストリング７１Ａと第２のカーボン繊維ストリング７１Ｂとは、その破断伸び特性が異なる。
The
That is, the first
また、第１のカーボン繊維ストリング７１Ａおよび第２のカーボン繊維ストリング７１Ｂは、各々一定間隔をおいて平行配置されている。シート部材７２は、シート部材６２（図４（ｂ）参照）と同質の材料から構成されており、第１のカーボン繊維ストリング７１Ａおよび第２のカーボン繊維ストリング７１Ｂの各外周面を被覆している。すなわち、第１のカーボン繊維ストリング７１Ａおよび第２のカーボン繊維ストリング７１Ｂは、図４（ｃ）に示すようにシート部材７２により一体に被覆されている。
Further, the first
上述したセンサ７０を用いた構造物の健全性判定装置によれば、センサ６０と同様にして、構造物３（図１参照）等に作用した引張応力の大きさを詳細に知ることができる。
なお、上述したセンサ６０およびセンサ７０においては、第１のカーボン繊維ストリング６１Ａ、第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂ、第１のカーボン繊維ストリング７１Ａおよび第２のカーボン繊維ストリング７１Ｂに代えて、前述したカーボン繊維シートを用いてもよい。
According to the structure soundness determination apparatus using the above-described
In the
（Ｓ一４） 図５（ａ）〜（ｈ）に示すセンサ８０、９０および１００。
以下、これらセンサ８０、９０および１００の構成について説明する。ここで、図５（ａ）、（ｃ）および（ｆ）は、センサ８０、９０および１００の構成を示す断面図である。図５（ｂ）、（ｄ）および（ｇ）は、センサ８０、９０および１００の構成を示す平面図である。また、図５（ｅ）は、センサ９０の構成を示す右側面図であり、図５（ｈ）は、センサ１００の構成を示す背面図である。
(S-14)
Hereinafter, the configuration of these
まず、図５（ａ）および（ｂ）に示すセンサ８０は、カーボン繊維ストリング８１およびシート部材８２から構成されている。カーボン繊維ストリング８１は、その材質が図３（ａ）に示すカーボン繊維ストリング１１と同質とされており、その中央部より略Ｕ字形状に折曲げられている。シート部材８２は、シート部材１２（図３（ａ）参照）と同一構成とされている。このシート部材８２の表面中央部には、長手方向にカーボン繊維ストリング８１が貼着されている。
First, the
また、図５（ｃ）、（ｄ）および（ｅ）に示すセンサ９０は、カーボン繊維ストリング９１およびシート部材９２から構成されている。カーボン繊維ストリング９１は、カーボン繊維ストリング８１と同一構成、形状とされており、その中央部より略Ｕ字形状に折曲げられている。シート部材９２は、シート部材１２（図３（ａ）参照）と同一構成とされているが、その一端部には、表面から裏面までを貫通する貫通孔９２ａが形成されている。この貫通孔９２ａには、カーボン繊維ストリング９１のＵ字部が貫通されている。すなわち、カーボン繊維ストリング９１の一方の半部は、図５（ｅ）に示すシート部材９２の表面に貼着されており、またカーボン繊維ストリング９１の他方の半部は、シート部材９２の裏面に貼着されている。
The
また、図５（ｆ）、（ｇ）および（ｈ）に示すセンサ１００は、カーボン繊維ストリング１０１、シート部材１０２およびカーボン繊維ストリング１０３から構成されている。カーボン繊維ストリング１０１は、カーボン繊維ストリング８１（図５（ｂ）参照）と同一構成、形状とされている。シート部材１０２は、シート部材８２（図５（ｂ）参照）と同一構成とされており、その表面中央部には、長手方向に図５（ｇ）に示すカーボン繊維ストリング１０１が貼着されている。カーボン繊維ストリング１０３は、カーボン繊維ストリング１０１と同一構成、形状とされており、図５（ｈ）に示すシート部材１０２の裏面中央部に長手方向に貼着されている。
The
なお、上述したセンサ８０、９０および１００においては、カーボン繊維ストリング８１、９１、１０１および１０３に代えて、前述したカーボン繊維シートをＵ字形状に形成したものを用いてもよい。
In addition, in the above-described
１ テスタ
２ａ、２ｂ プローブ
３ 構造物
４、８０、９０、１００ センサ
５ 基礎杭
８１、９１、１０１ カーボン繊維ストリング（繊維ストリング）
８２、９２、１０２ シート部材
DESCRIPTION OF
82, 92, 102 sheet members
Claims (1)
前記構造物の表面に貼着され、もしくは構造物の内部に埋設され、所定値以上の引っ張り力で破断する導電性材料から構成されたセンサと、
前記センサにおける少なくとも２点に各々接続された複数の端子と、
前記複数の端子のうち少なくとも２つの端子間の抵抗値を測定する抵抗測定手段と
を具備し、
前記センサは、導電性の繊維を束ねた繊維ストリングまたは導電性の繊維をメッシュ・マット状に編組した繊維シートが帯状のプラスチックスからなるシート部材の表面に貼着されてなり、
前記センサにおける繊維ストリングまたは繊維シートがその中央部より略Ｕ字形状に折曲げられた状態でシート部材に貼着されてなることを特徴とする構造物の健全性判定装置。 Structures,
A sensor formed of a conductive material that is attached to the surface of the structure or embedded in the structure, and is broken by a tensile force equal to or greater than a predetermined value.
A plurality of terminals each connected to at least two points in the sensor;
Resistance measuring means for measuring a resistance value between at least two terminals of the plurality of terminals,
The sensor is a fiber string in which conductive fibers are bundled or a fiber sheet in which conductive fibers are braided in a mesh / mat shape attached to a surface of a sheet member made of a belt-shaped plastic,
A structural soundness determining apparatus, wherein a fiber string or a fiber sheet in the sensor is attached to a sheet member in a state where the fiber string or the fiber sheet is bent into a substantially U-shape from a central portion thereof.
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