JP2006046474A - Complex damper and base isolating structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、衝撃または振動エネルギー吸収能を有する複合体ダンパー、および道路橋、高架橋、ビル、家屋等の構造物と、その土台との間に設置される免震構造体に関する。 The present invention relates to a composite damper having an impact or vibration energy absorption capability, and a seismic isolation structure installed between a structure such as a road bridge, a viaduct, a building, and a house and a foundation thereof.
従来から、地震等の振動を道路橋等の構造物に直接伝播させないために、構造物と土台との間に免震構造体を介装して、振動を減衰させる免震構造が採用されている。この免震構造に用いられる免震構造体としては、例えば剛性を有する硬質板とゴム層とが交互に積層された積層体と、該積層体の積層方向に穿設した中空部内に配置され、免震構造体の減衰効果を向上させるためのダンパーとを備えたものが挙げられる。 Conventionally, in order not to directly propagate vibrations such as earthquakes to structures such as road bridges, seismic isolation structures have been adopted that dampen vibrations by interposing a base isolation structure between the structure and the base. Yes. As the seismic isolation structure used in this seismic isolation structure, for example, it is disposed in a laminate in which rigid hard plates and rubber layers are alternately laminated, and in a hollow portion drilled in the lamination direction of the laminate, The thing provided with the damper for improving the damping effect of a seismic isolation structure is mentioned.
上記ダンパーの材料としては、一般に鉛が用いられている。鉛は、柔らかく、延性に富み、再結晶が常温で起こるため材料劣化が少なく、しかも安価であるという点で、メンテナンスを実施し難い土木構造物の免震構造体用のダンパ材料として優れている。 In general, lead is used as the material of the damper. Lead is excellent as a damper material for seismic isolation structures for civil engineering structures that are difficult to perform maintenance in that they are soft, rich in ductility, have little material deterioration because recrystallization occurs at room temperature, and are inexpensive. .
しかし、近年、人体に対する鉛の毒性が指摘されており、環境や健康に対する配慮から、鉛ダンパーに代わる他のダンパーの開発が進められている。例えば、特許文献1には、免震用ダンパー材料として、破断伸びが50%以上のプラスチックを用いた免震構造体が開示されている。しかしながら、プラスチックは、それ自体では横揺れなどの変形に追従するための変形能力が十分ではないため、エネルギー吸収材料として使用するのに適当ではない。 However, in recent years, the toxicity of lead to the human body has been pointed out, and development of other dampers in place of lead dampers has been promoted in consideration of the environment and health. For example, Patent Document 1 discloses a base isolation structure using a plastic having a breaking elongation of 50% or more as a base isolation damper material. However, plastic itself is not suitable for use as an energy absorbing material because it does not have sufficient deformability to follow deformation such as roll.
また、特許文献2には、上記積層体の中空部内に金属材料からなる複数の素線を長手方向に配置した免震ゴム支承構造体が開示されている。この免震ゴム支承構造体は、せん断変形時に素線間で静摩擦の開放によって減衰特性が発現されるというものである。しかしながら、単に複数の素線を上記積層体の中空部内に入れただけでは、素線同士は拘束されていないため、充分な減衰特性が得られない。
本発明の課題は、鉛を使用せずに環境への悪影響を低減するとともに、衝撃または振動に対して高い減衰性能を有する複合体ダンパー、およびこのダンパーを備え充分な免震性能と減衰性能とを有する免震構造体を提供することである。 An object of the present invention is to reduce the adverse effects on the environment without using lead, and to provide a composite damper having high damping performance against impact or vibration, and sufficient seismic isolation performance and damping performance provided with this damper. Is to provide a seismic isolation structure.
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、金属線などの複数の線材をせん断変形する方向に対して直交する方向に揃えた状態で、軟質で伸縮性を有するプラスチックと一体化し複合化した複合体ダンパーは、衝撃または振動のエネルギー吸収能に優れ、高い減衰性能を有するという新たな事実を見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive research to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that a plurality of wires such as metal wires are aligned in a direction orthogonal to the direction of shear deformation, and are soft and stretchable plastics. The composite damper, which is integrated and combined, has a new fact that it is excellent in energy absorption capability of shock or vibration and has high damping performance, and has completed the present invention.
すなわち、本発明の複合体ダンパー(以下、単にダンパーという)は、衝撃または振動エネルギー吸収能を有するものであって、金属線、有機繊維および無機繊維から選ばれた線材と、この線材を含有した軟質で伸縮性を有するプラスチックとの複合体から構成され、前記線材は、せん断変形する方向に対して直交する方向に揃えられていることを特徴とする。ここで、せん断変形する方向に対して直交する方向とは、通常、ダンパーの長手方向をいい、地震などの横揺れの場合は、鉛直方向または上下方向をいう。 That is, the composite damper of the present invention (hereinafter simply referred to as a damper) has an impact or vibration energy absorption capability, and contains a wire selected from a metal wire, an organic fiber, and an inorganic fiber, and the wire. It is composed of a composite of soft and stretchable plastic, and the wire is aligned in a direction orthogonal to the direction of shear deformation. Here, the direction perpendicular to the direction of shear deformation usually refers to the longitudinal direction of the damper, and in the case of a roll such as an earthquake, it refers to the vertical direction or the vertical direction.
前記線材は、複数の線材を撚り合わせた撚線の形態で使用するのが粘弾性を発現させる上で好ましい。また、前記線材は、ダンパー長手方向に揃えられており、かつダンパー全長の少なくとも2/3の長さを有するのが好ましい。さらに、前記線材は表面をゴム材で被覆されているのがよく、特にゴム材が螺旋形状で線材の周りに被覆しているのが好ましい。 The wire is preferably used in the form of a stranded wire obtained by twisting a plurality of wires in order to develop viscoelasticity. Moreover, it is preferable that the said wire is arrange | positioned in the damper longitudinal direction, and has the length of at least 2/3 of a damper full length. Furthermore, the surface of the wire is preferably covered with a rubber material, and it is particularly preferable that the rubber material has a spiral shape and is covered around the wire.
本発明の第1の免震構造体は、剛性を有する硬質板とゴム層とが交互に積層された積層体と、この積層体の積層方向に穿設した中空部内に設けられた上記ダンパとを備えたことを特徴とする。
本発明の第2の免震構造体は、剛性を有する硬質板とゴム層とが交互に積層された積層体と、上記ダンパとを並設したことを特徴とする。
The first seismic isolation structure of the present invention includes a laminate in which rigid hard plates and rubber layers are alternately laminated, and the damper provided in a hollow portion formed in the lamination direction of the laminate. It is provided with.
The second seismic isolation structure of the present invention is characterized in that a laminated body in which rigid hard plates and rubber layers are alternately laminated and the damper are provided in parallel.
なお、本発明のダンパーは、上記のような免震構造体に使用される他、それ単独で機械などの衝撃や振動を吸収するダンパーとしても使用することができる。 In addition, the damper of the present invention can be used not only for the above-described seismic isolation structure but also as a damper for absorbing shocks and vibrations of a machine alone.
本発明のダンパーは、金属線などの複数の線材を所定方向に揃え、且つ軟質で伸縮性を有するプラスチックと複合化したため、せん断変位(歪)に対するせん断荷重が大きなヒステリシスを伴なうため、衝撃または振動のエネルギー吸収能に優れており高い減衰性能を有するという効果がある。従って、本発明のダンパーを、硬質板とゴム層とが交互に積層された積層体と組み合わせて用いる場合には、高い免震効果と減衰効果とを備えた免震構造体を得ることができる。 The damper according to the present invention has a plurality of wires such as metal wires aligned in a predetermined direction and is combined with a soft and stretchable plastic, so that the shear load with respect to shear displacement (strain) is accompanied by a large hysteresis. Or it has the effect that it is excellent in the energy absorption capability of vibration, and has high damping performance. Therefore, when the damper of the present invention is used in combination with a laminate in which hard plates and rubber layers are alternately laminated, a seismic isolation structure having a high seismic isolation effect and a damping effect can be obtained. .
以下、本発明の一実施形態にかかる免震構造体について、図面を参照して詳細に説明する。図1(a)は本実施形態にかかる免震構造体11を示す平面図であり、図1(b)はそのA−A線断面図である。図1(a),(b)に示すように、免震構造体11は、剛性を有する硬質板12とゴム層13とが交互に積層された積層体と、この積層体の積層方向に穿設した中空部14内に配置されたダンパー15とを備えている。
Hereinafter, a seismic isolation structure according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Fig.1 (a) is a top view which shows the
硬質板12は、免震構造体11の内部に配置された内部硬質板12a、上部に配置された上部硬質板12bおよび下部に配置された下部硬質板12cとからなる。これらの硬質板12としては、例えば鋼板等の金属板、セラミックス、硬質プラスチック板等の材料を用いることができる。内部硬質板12aは、その厚さが1〜6mm程度、枚数が2〜50枚程度であるのがよい。また、上部硬質板12bおよび下部硬質板12cの厚さは10〜60mm程度であるのがよい。
The
ゴム層13は、主成分であるゴム成分に、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、老化防止剤、補強剤、遅延剤、可塑剤、必要に応じて着色剤などの配合剤を配合したものである。ゴム層13は、各層の厚さが1〜50mm程度であるのがよい。
The
ゴム成分としては、例えばジエン系ゴムを使用することができる。ジエン系ゴムとしては、天然ゴムの他、クロロプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム等の合成ゴムが挙げられる。加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、老化防止剤、補強剤、遅延剤、可塑剤、着色剤などの配合剤は、公知のものを使用することができる。 As the rubber component, for example, a diene rubber can be used. Examples of the diene rubber include natural rubber and synthetic rubber such as chloroprene rubber, styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, butadiene rubber, isoprene rubber, butyl rubber, and halogenated butyl rubber. Known ingredients can be used as the compounding agents such as a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, a vulcanization acceleration aid, an anti-aging agent, a reinforcing agent, a retarder, a plasticizer, and a colorant.
ダンパー15は、線材16とプラスチック17とを一体に複合化したものである。線材16としては、金属線、有機繊維および無機繊維から選ばれる1種または2種以上の組み合わせが挙げられ、特に高強度で可撓性に富み、粘弾性効果を有するものが前記した大きなヒステリシスを得るうえで好ましい。このような特性を有する金属線としては、例えば鉄、ステンレス鋼などから作られるワイヤーが挙げられる。有機繊維または無機繊維としては、例えばガラス繊維、アラミド繊維(デュポン社製の商品名「ケブラー」)などが挙げられる。
The
線材16の太さは、高強度で可撓性に富み、柔軟で、かつ伸びの低いもの、特に伸びが小さいという条件を充足する限り制限されるものではない。線材16、特に金属線は、複数の線材(素線)を撚り合わせた撚線の形態で使用するのが好ましい。撚線は複数本(例えば4〜30本)の素線を撚った、いわゆる索線であってもよく、あるいは該索線の複数本(例えば4〜35本)をさらに撚ったものを使用することができる。この場合、素線は、通常、太さ(直径)が0.1〜1mm程度のものを用いるのがよい。撚線は、通常、太さ(直径)が3〜6mm程度のものを用いるのがよい。有機繊維または無機繊維を使用する場合も、上記撚線と同様に撚糸となっているのが好ましく、通常、繊維径は0.1〜1mm程度、撚糸の径は3〜6mm程度であるのが適当である。
また、線材16の長さは、ダンパーがせん断変形しても、隣接する線材16同士が少なくとも部分的に重なり合うような長さであればよく、具体的には、例えば、ダンパー15の長手方向(軸方向)の全長と等しいか、あるいは少なくとも該全長の2/3の長さを有するものを使用するのがよい。
The thickness of the
Further, the length of the
線材16を含有するプラスチック17としては、軟質で伸縮性を有するものがよく、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ABS樹脂、ポリ塩化ビニル、フッ素樹脂、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、ポリビニルエーテル、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、アルキド樹脂、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、アセタール樹脂、ポリエーテル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂などが挙げられる。
The plastic 17 containing the
線材16とプラスチック17との接合を強固にするために、線材16は表面加工されているのがよい。具体的には、例えば、線材16の表面をゴム材で被覆するのが好ましい。上記ゴム材は、螺旋形状で線材の周りに被覆されているのがより好ましい。これにより、繰り返しの衝撃や振動でも、線材がダンパー15の伸びによく追従し且つ元の位置に復帰することができる。
In order to strengthen the bonding between the
線材16は、ダンパー15をせん断変形する方向に対して直交する方向に揃えられる。具体的には、図1に示す免震構造体11の中空部14内にダンパー15を配置したとき、線材16が中空部14の長手方向(軸方向)に揃えられる。すなわち、地震の場合、せん断変形する方向は水平方向であるので、線材16は鉛直方向に揃えられる。また、ダンパー15の長手方向に直交する断面積において、線材16の断面積が占める割合は30〜90%程度であるのがよい。線材16の割合がこの範囲を外れる場合には、所望の減衰性能が得られないおそれがある。
The
上記のような免震構造体11は、例えば以下のようにして製造することができる。まず、ダンパー15を挿入するための穴が設けられた内部硬質板12a、上部硬質板12bおよび下部硬質板12cを準備し、これらの硬質板12a,12b,12cを金型内に所定の間隔で配置する。ついで、この金型内に、ゴム成分に対して各種配合剤を配合したゴム組成物を射出等により注入して加硫成形と同時に一体に接着することにより、中空部14が穿設された積層体を作製する。そして、該積層体の中空部14内に、予め成形したダンパー15を挿入して免震構造体11を得る。
The
また、免震構造体11は、以下のようにして製造することもできる。まず、ゴム成分に対して各種配合剤を配合したゴム組成物を射出成形、押出成形等により成形して所定厚みのゴム層13を複数枚作製する。これらのゴム層13には、成形と同時に、あるいは成形後の加工によりダンパー15を挿入するための穴が設けられている。また、ダンパー15を挿入するための穴が設けられた内部硬質板12a、上部硬質板12bおよび下部硬質板12cを準備する。ついで、これらのゴム層13と、硬質板12a,12b,12cとを積層して接着剤等により接着することにより、中空部14が穿設された積層体を作製する。そして、該積層体の中空部14内に、予め成形したダンパー15を挿入して免震構造体11を得る。接着剤としては、例えば酢酸ビニル系、アクリル系、エチレン共重合体系、ドープセメント、モノマセメント、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン等の熱可塑性接着剤;クロロプレンゴム系、ニトリルゴム系、再生ゴム系、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)系、天然ゴム系等のゴム系接着剤等が挙げられる。
Moreover, the
ダンパー15は、上記のように予め成形したものを使用してもよく、あるいは上記で得られた中空部14内に、まず線材16の束を挿入し、次いでプラスチック材料を注入し固化または硬化させてダンパー15を形成すればよい。ダンパー15を予め成形する場合も、同様にして、型内に線材16の束を挿入し、次いでプラスチック材料を注入し固化または硬化させてダンパー15を形成すればよい。
The
なお、上記実施形態では、免震構造体の平面形状が円形である場合を例に挙げて説明したが、平面形状が楕円形や四角形、六角形などの多角形であってもよい。また、硬質板の積層数、ゴム層の積層数、ダンパーの本数などは、使用状況に応じて適宜設定すればよく、上記実施形態に限定されるものではない。通常、ダンパーの本数は1〜10本程度が適当である。 In the above-described embodiment, the case where the planar shape of the seismic isolation structure is circular has been described as an example. However, the planar shape may be an ellipse, a rectangle, a hexagon, or the like. Further, the number of laminated hard plates, the number of laminated rubber layers, the number of dampers, and the like may be set as appropriate according to the use situation, and are not limited to the above embodiment. Usually, about 1 to 10 dampers are appropriate.
<他の実施形態>
図2は、本発明の他の実施形態にかかる免震構造体を示す断面図である。図2に示すように、この免震構造体21は、剛性を有する硬質板22とゴム層23とが交互に積層された積層体と、ダンパー25とを並設したものである。積層体およびダンパー25の上下にはフランジ26,27が取り付けられ、基礎28と構造物29(建物など)との間に介装されている。
<Other embodiments>
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a seismic isolation structure according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the
ダンパー25は、例えば柱状体であるのがよく、所定の型内に線材16の束を挿入し、長手方向に揃えた状態でプラスチック材料を注入し固化または硬化させて、プラスチック17と複合化すればよい。積層体およびダンパー25の数や取付け位置は特に限定されない。その他は前記した実施形態と同様である。
The
11 免震構造体
12 硬質板
13 ゴム層
14 中空部
15 ダンパー
16 線材
21 免震構造体
25 ダンパー
DESCRIPTION OF
Claims (7)
A base-isolated structure comprising a laminated body in which rigid hard plates and rubber layers are alternately laminated, and the composite damper according to any one of claims 1 to 4.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004227465A JP2006046474A (en) | 2004-08-04 | 2004-08-04 | Complex damper and base isolating structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004227465A JP2006046474A (en) | 2004-08-04 | 2004-08-04 | Complex damper and base isolating structure |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006046474A true JP2006046474A (en) | 2006-02-16 |
Family
ID=36025283
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004227465A Pending JP2006046474A (en) | 2004-08-04 | 2004-08-04 | Complex damper and base isolating structure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006046474A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009270625A (en) * | 2008-05-07 | 2009-11-19 | Shimizu Corp | Seismic isolation device |
-
2004
- 2004-08-04 JP JP2004227465A patent/JP2006046474A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009270625A (en) * | 2008-05-07 | 2009-11-19 | Shimizu Corp | Seismic isolation device |
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