JP2006316907A - 免震ゴム積層体 - Google Patents

Abstract

【課題】 引張力に対する変形特性を中実ゴムの降伏後の変形特性に近似させることにより、設計の自由度を向上させるようにした免震ゴム積層体を提供する。
【解決手段】 複数のゴム層２と鋼板３とを上下方向に交互に積層させてなる免震ゴム積層体１において、ゴム層２のうちの少なくとも１層の内部に、複数の空隙４を分散するように配置した。
【選択図】 図１

Description

この発明は免震ゴム積層体に関し、さらに詳しくは、引張力に対する変形特性を中実ゴムの降伏後の変形特性に近似させることにより、設計の自由度を向上させるようにした免震ゴム積層体に関する。

地震発生時の建物等の構造物の揺れや倒壊などによる被害を最小限に抑えるための免震装置として、複数のゴム層と鋼板とを上下方向に交互に積層させた構造体からなる免震ゴム積層体が知られている（例えば、特許文献１参照）。

一般に、ゴムの引張に対する応力と歪みとの関係は、図３の実線に示すように、ゴムの引張応力が降伏点Ｐを境にして極度に低下傾向を示し、破断点Ｑを過ぎて急激に減少する傾向を示す。そして、ゴムが降伏点Ｐに達した段階では、ゴム内部には多数の空隙が発生し、この空隙の発生と同時にゴムが降伏するといわれている。

従来、免震ゴム積層体の設計にあっては、一般に、ゴムの降伏点Ｐに相当する応力以下を基準にして設計している。したがって、大きな引張方向の力に対応するためには、硬いゴムを用いて降伏応力を上げる手法が採られている。ところが、硬いゴムを用いるとせん断剛性が上がってしまうために、免震ゴム積層体の設計自体が制約を受けてしまい、設計の自由度が奪われてしまうという問題があった。

また、硬いゴムを用いると、引張応力がゴムの降伏点Ｐ（図３参照）に相当する応力以下では、引張剛性が大きくなると共に、引張振動による構造物の揺れや変位量や速度等に対する地震応答値が大きくなり、構造物を引張応力に対抗するように強固な柱や梁構造にする等、設計の自由度が奪われてしまうという問題があった。
特開平１０−３０６６１６号公報

この発明の目的は、上述する問題点を解消するもので、引張力に対する変形特性を中実ゴムの降伏後の変形特性に近似させることにより、設計の自由度を向上させるようにした免震ゴム積層体を提供することにある。

上記目的を達成するためのこの発明の免震ゴム積層体は、複数のゴム層と鋼板とを上下方向に交互に積層させてなる免震ゴム積層体において、前記ゴム層のうちの少なくとも１層の内部に、複数の空隙を分散するように配置したことを要旨とする。

この発明によれば、ゴム積層体を構成する少なくとも１層のゴム層の内部に、複数の空隙を分散するように配置したので、ゴム積層体の引張力に対する変形特性が中実ゴムの降伏後の変形特性に近似した変形特性を示すことから、せん断剛性の向上を抑制し、免震ゴム積層体の設計の自由度を向上させることができる。

さらに、引張剛性の向上を抑制し、引張振動による構造物の揺れや変位量や速度等に対する地震応答値を低減することができ、構造物の設計の自由度を向上させることができる。

以下、この発明の構成につき添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１はこの発明の実施形態からなる免震ゴム積層体の一例を示す断面図である。

図１において免震ゴム積層体１は、複数のゴム層２と鋼板３とを上下方向に交互に積層して構成されている。ゴム層２のうちの少なくとも１層のゴム層２の内部には、図２（ａ）に例示するように、複数の空隙４が分散するように配置されている。

このように少なくとも１層のゴム層２の内部に複数の空隙４を分散配置したので、このゴム層２は中実ゴムの降伏後のゴムと同様な変形特性を示す。すなわち、中実ゴムの変形特性は、図３の応力−歪み曲線における実線に示すように、ゴムの引張応力が降伏点Ｐを境にして極度に低下傾向を示し、破断点Ｑを過ぎて急激に減少する傾向を示す。そして、ゴムが降伏点Ｐに達した段階では、ゴム内部には多数の空隙が発生している。

この発明の免震ゴム積層体１は、ゴム層２の内部に空隙４を分散配置していることから、その変形特性が図中の点線で示すように中実ゴムの降伏後の変形特性に近似した変形特性を示す。このように、免震ゴム積層体１の変形特性を中実ゴムの降伏後の変形特性に近似した変形特性とすることにより、せん断剛性の向上を抑制することができることから、免震ゴム積層体を設計する際の自由度を向上させることができる。

上述するように免震ゴム積層体１の変形特性を中実ゴムの降伏後の変形特性に近似した所望の変形特性にするには、ゴム層２の内部に分散させる空隙４の形態、大きさ及びその配置を調整することにより行なう。

図２（ａ）は内部に複数の空隙４を分散配置したゴム層２の一例を示す一部断面図で、ゴム層２に負荷がかかっていない状態を示している。さらに、図２（ｂ）には図２（ａ）のゴム層２が上下方向に圧縮された状態を示し、図２（ｃ）には図２（ａ）のゴム層２に上下方向に引張力が作用した状態を示している。図２（ａ）では空隙４を球状に形成した場合を例示したが、空隙４の形状はこれに限られることなく、楕円球状など任意の形状に形成することができる。このように空隙４の形状や大きさを選定することによって、ゴム層２の変形特性を任意に設定することができる。また、空隙４はゴム層２の内部に略均一に分散するように配置するとよい。これにより、免震ゴム積層体１の設計の自由度を一層向上させることができる。

この発明において、免震ゴム積層体１における空隙４の総容積を、全てのゴム層２における総容積の５〜２０％を占めるように調整するとよい。５％未満ではせん断剛性及び引張剛性の低下が充分に得られないことになり、２０％超では引張応力の低下が大き過ぎることになり、それぞれ設計の自由度が制約されることになる。

上述するように、この発明の免震ゴム積層体は、ゴム積層体を構成する少なくとも１層のゴム層の内部に、複数の空隙を分散配置することにより、ゴム積層体の引張力に対する変形特性を中実ゴムの降伏後の変形特性に近似させ、以ってせん断剛性及び引張剛性の向上を抑制して、免震ゴム積層体及び構造物の設計の自由度を向上させるもので、従来の設計手法を変換するものとしての意義を有するものである。

この発明の実施形態による免震ゴム積層体の一例を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は空隙を配置したゴム層の形態の一例を示す断面図で、（ａ）は無負荷時、（ｂ）は圧縮時、（ｃ）は引張時、の状態をそれぞれ示している。 ゴムの引張及び圧縮に対する応力と歪みとの関係を示す説明図である。

符号の説明

１ 免震ゴム積層体
２ ゴム層
３ 鋼板
４ 空隙

Claims (3)

1. 複数のゴム層と鋼板とを上下方向に交互に積層させてなる免震ゴム積層体において、
   前記ゴム層のうちの少なくとも１層の内部に、複数の空隙を分散するように配置した免震ゴム積層体。
2. 前記空隙がゴム層の内部に略均一に分散した請求項１に記載の免震ゴム積層体。
3. 前記空隙の総容積が全てのゴム層における総容積の５〜２０％を占める請求項１又は２に記載の免震ゴム積層体。
   

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