JP2008144400A

JP2008144400A - 免震装置

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Publication number: JP2008144400A
Application number: JP2006330465A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Murakami; 吉史村上
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-12-07
Filing date: 2006-12-07
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2026-12-07
Also published as: JP4312230B2

Abstract

【課題】使用済みの中古タイヤを再利用して環境に貢献することができ、コストを低減することが可能であり、地震時の横揺れを充分に吸収することができると共に、上下震動も充分に緩和することができ、優れた免震効果を得ることができる免震装置を提供する。
【解決手段】地盤側の基礎１と建物の床梁２との間に設置され、地震時における建物の固有周期を長くして共振を防ぐための免震装置１０において、廃品である複数のタイヤ２０を、それぞれ中心軸を鉛直方向に一致させた状態で上下に積み重ね、上下の各タイヤ２０が重なり合う側面間に金属製の平らなリング部材３０を挟持させて、該リング部材３０を介して上下の各タイヤ２０が重なり合う側面間を、円周方向に所定間隔で複数箇所締結して、各タイヤ２０およびリング部材３０を上下に順次連結して成る。
【選択図】図１

Description

本発明は、地盤側の基礎と建物との間に設置され、地震時における建物の固有周期を長くして共振を防ぐための免震装置に関するものであり、詳しくは戸建て住宅や１０階建て以下の中低層建物に好適に適用し得る免震装置に関するものである。

従来より、建物を地震から守るための免震装置としては、例えば「アイソレーター（震動を基礎から切り離すもの）」のように、生ゴム板と薄い鋼板を交互に挟んだ状態で積み重ねた円柱形の積層ゴムが知られている。ところが、このような積層ゴムは、主に高層のコンクリートビル等の重量構造物の免震装置として用いられるものであり、戸建て住宅や中低層建物に対しては、いたずらにコスト高を招くばかりでなく、上下方向には硬く、横方向にも柔らかさが不十分であり、地震時の建物の揺れを充分に吸収できないという問題点があった。

また、戸建て住宅や中低層建物に適用可能であり、基礎の施工コストを比較的安く抑えることができる免震装置として、単一のまたは複数段に積み重ねられた廃タイヤからなる構造物用基礎が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、多数の廃タイヤを、上下に隣合う廃タイヤ同士を溶着または接着することによって柱状に連結した基礎杭（例えば、特許文献２参照。）も知られている。何れも廃タイヤ同士は溶着または接着、あるいは複数本のＰＣ鋼線等の連結用軸筋材で連結され、廃タイヤ内部には、コンクリートやモルタル等が充填材として詰め込まれていた。

特開２００４−３５３１７９号公報特開２００４−３５３１７８号公報

しかしながら、前述したような特許文献１および２に記載の技術では、上下のタイヤ同士の連結が脆弱であり構造的にも弱く、地震時において地震の揺れと建物の揺れ（固有周期）が共振して、複数段に積み重ねられた廃タイヤが水平方向に変形する際、各タイヤ間の連結が破損しやすく、地震エネルギーを充分に吸収することができないという問題点があった。

さらに、廃タイヤ内部に、コンクリートやモルタル等が充填材として詰め込まれている場合には、そもそもタイヤのゴム特性による弾発力が減殺され、複数段に積み重ねられた廃タイヤは水平方向に変形することができず、しかも、上下方向の震動は全く緩和することができず、地震エネルギーを充分に吸収することができないという問題点があった。

本発明は、以上のような従来の技術が有する問題点に着目してなされたものであり、使用済みの中古タイヤを再利用して環境に貢献することができ、コストを低減することが可能であり、地震時の横揺れを充分に吸収することができると共に、上下震動も充分に緩和することができ、優れた免震効果を得ることができる免震装置を提供することを目的としている。

前述した目的を達成するための本発明の要旨とするところは、以下の各項の発明に存する。
［１］地盤側の基礎（１）と建物（２）との間に設置され、地震時における建物（２）の固有周期を長くして共振を防ぐための免震装置（１０）において、
廃品である複数のタイヤ（２０）を、それぞれ中心軸を鉛直方向に一致させた状態で上下に積み重ね、上下の各タイヤ（２０）が重なり合う側面間に金属製の平らなリング部材（３０）を挟持させて、該リング部材（３０）を介して上下の各タイヤ（２０）が重なり合う側面間を、円周方向に所定間隔で複数箇所締結して、各タイヤ（２０）およびリング部材（３０）を上下に順次連結して成ることを特徴とする免震装置（１０）。

［２］上下に重なり合う複数のタイヤ（２０）のうち、最下端および最上端の各タイヤ（２０）の外側を向く側面に、該タイヤ（２０）に付属されていたホイール（２２）を取付け用ブラケットとしてベース板（４０）を固定したことを特徴とする［１］に記載の免震装置（１０）。

［３］前記各タイヤ（２０）の内部に、弾性材料（２１）を充填したことを特徴とする［１］または［２］に記載の免震装置（１０）。

次に、本発明に基づく作用を説明する。
前記［１］に記載の免震装置（１０）によれば、廃品である複数のタイヤ（２０）を利用することにより、非常に安価に製造することが可能であり、コストを大幅に低減することができる。しかも、従来より処分に困っていた古タイヤ（２０）の有効利用により環境に貢献することができる。

廃品である複数のタイヤ（２０）は、それぞれ中心軸を鉛直方向に一致させた状態で上下に積み重ね、上下の各タイヤ（２０）が重なり合う側面間に金属製の平らなリング部材（３０）を挟持させて、該リング部材（３０）を介して上下の各タイヤ（２０）が重なり合う側面間を、円周方向に所定間隔で複数箇所ボルト・ナット等で締結して、各タイヤ（２０）およびリング部材（３０）を上下に順次連結する。

このような構成により、地震時には、各タイヤ（２０）自体の弾性特性により、水平方向に変形しつつ横揺れのエネルギーを吸収し、建物（２）の固有周期を長くすることで、建物（２）への影響を最小限に抑えることができる。特に、上下のタイヤ（２０）はリング部材（３０）を介してボルト止めされることにより、互いに強固に連結されており、水平方向への変形時に連結部分が破損するおそれがない。しかも、上下のタイヤ（２０）間のリング部材（３０）は、金属製のために鉛直方向に大きな荷重が加わった時には塑性変形が可能であり、ダンパーの役割を果たすため、タイヤ（２０）のゴム特性と相俟って上下震動も充分に緩和することができる。

また、前記［２］に記載の免震装置（１０）のように、上下に重なり合う複数のタイヤ（２０）のうち、最下端および最上端の各タイヤ（２０）の外側を向く側面に、該タイヤ（２０）に付属されていたホイール（２２）を取付け用ブラケットとしてベース板（４０）を固定すれば、地盤側の基礎（１）と建物（２）側の土台に対して上下のベース板（４０）を介して強固に免震装置（１０）を支持することができる。さらに、タイヤ（２０）と共に廃品であるホイール（２２）も有効利用することができる。

さらに、前記［３］に記載の免震装置（１０）のように、各タイヤ（２０）の内部に弾性材料（２１）を充填すれば、より充分な弾発力を得ることができ、地震時における横揺れと縦揺れ、およびこれらが混じった複雑な揺れをも緩和することが可能となり、優れた免震効果を得ることができる。

本発明に係る免震装置によれば、地震時に水平方向に変形しつつ、破損するおそれもなく横揺れのエネルギーを充分に吸収し、建物の固有周期を長くすることで、建物への影響を最小限に抑えることができる。しかも、鉛直方向に大きな荷重が加わった時には、上下のタイヤ間のリング部材が塑性変形可能であり、ダンパーの役割を果たし、タイヤのゴム特性と相俟って上下震動も充分に緩和することができる。さらに、古タイヤの有効利用により、非常に安価に製造することが可能であり、環境にも貢献することができる。

また、最下端および最上端の各タイヤの外側を向く側面に、該タイヤに付属されていたホイールを取付け用ブラケットとしてベース板を固定したものでは、地盤側の基礎と建物側の土台に対して上下のベース板を介して強固に免震装置を支持することができ、タイヤと共に廃品であるホイールも有効利用することができる。

さらに、各タイヤの内部に弾性材料を密に充填したものでは、より充分な弾発力を得ることができ、地震時における横揺れと縦揺れ、およびこれらが混じった複雑な揺れをも緩和することが可能となり、いっそう優れた免震効果を得ることができる。

以下、図面に基づき本発明を代表する一実施の形態を説明する。
図１〜図４は本発明の一実施の形態を示している。
図１は、本実施の形態に係る免震装置１０を示す側面（一部断面）図であり、図２は、免震装置１０を設置した状態を示す斜視図であり、図３は、免震装置１０を分解して示す斜視図であり、図４は、免震装置１０を設置する建物の土台となる床梁２全体を示す斜視図である。以下、戸建て住宅や中低層建物に適用される例を説明する。

免震装置１０は、地盤側の基礎１と建物との間に設置され、地震時における建物の固有周期を長くして共振を防ぐための装置である。免震装置１０は、図４に示すように、基礎１と建物の土台となる床梁２の間に設置されるが、建物の規模や形状に応じて適切な数と位置を計算した上で配置され、個々が独立したユニットとして構成されている。なお、図示したように、基礎１は、地盤に敷設した基礎形成用の鉄筋コンクリート型枠パネルであり、床梁２は、Ｈ鋼を建物の底面の形状に合わせて組み付けた鉄骨製であるが、これらに限定されるものではない。

図１〜図３に示すように、免震装置１０は、廃品である複数のタイヤ２０を、それぞれ中心軸を鉛直方向に一致させた状態で上下に積み重ね、上下の各タイヤ２０が重なり合う側面間に金属製の平らなリング部材３０を挟持させて、該リング部材３０を介して上下の各タイヤ２０が重なり合う側面間を、円周方向に所定間隔で複数箇所締結して、各タイヤ２０およびリング部材３０を上下に順次連結して成る。なお、タイヤ２０の中心軸は必ずしも完全に一致している必要はなく、一致していることが好ましいが多少ずれていてもかまわない。

各タイヤ２０は、例えば大型トラック用の廃品タイヤであって、各タイヤ２０の中空部には、図１中の断面に示すように、弾性材料からなる充填材２１が詰め込まれている。この充填材２１としては、具体的にはタイヤ２０中にあったチューブ内にゴムを充填して形成したものが適するが、空気を充填したチューブを用いたり、あるいはゴムの代わりに合成樹脂、発泡樹脂等の材料を充填しても良い。さらに、タイヤ２０の中空部内側に、弾性に富むゴム、合成樹脂、発泡樹脂等の材料を直接吹き付けて充填するように構成しても良い。

本実施の形態では、免震装置１０は３個のタイヤ２０から構成されているが、タイヤ２０の数は３個に限られることなく、２個、あるいは４個以上を柱状に重ね合わせるように構成しても良い。タイヤ２０の具体的な数は、建物全体の規模等に応じて適宜定めると良い。また、本実施の形態では、直径が全て同じ複数のタイヤ２０を用意しているが、各タイヤの直径は必ずしも同一である必要はなく、上下にタイヤ同士を重ね合わせた時に、各タイヤの側面がある程度の面積で接触するものであれば足りる。

リング部材３０は、上下の各タイヤ２０が重なり合う側面間に挟持される程度の大きさに金属板より形成されるものであり、その厚さは任意であるが地震時に上下方向の大きな荷重を受けることにより塑性変形し得る程度の寸法に設定すると良い。また、リング部材３０には、その円周方向に沿って等間隔に並ぶ複数の止め孔３１が設けられている。本実施の形態では、６個の止め孔３１が設けられているが、この数は任意に定めれば良い設計事項であり、連結強度を得るためには４個以上であることが好ましい。

リング部材３０の上下面に、各タイヤ２０の側面のうちホイール穴周りの端縁が上下に重ねられた状態で、上下のタイヤ２０の端縁同士がリング部材３０を介して、止め孔３１に貫通させるボルト３２とナット３３によって一体に締結される。このような締結構造によって、各タイヤ２０およびリング部材３０はそれぞれ上下に順次連結されて、一体のユニットとして構成される。

上下に重なり合う複数のタイヤ２０のうち、最下端および最上端の各タイヤ２０の外側を向く側面には、該タイヤ２０に付属されていたホイール２２を取付け用ブラケットとしてベース板４０を固定している。詳しく言えば、図１および図３に示すように、ホイール２２は中心軸の中心付近で２分割されており、この分割された片割れのホイール２２が、それぞれ最下端および最上端の各タイヤ２０に装着されている。

ホイール２２には、その円周方向に沿って等間隔に並ぶ複数の止め孔２３が設けられており、止め孔２３に貫通させたボルト２４とナット２５によってベース板４０が一体に締結される。なお、止め孔２３の数は、例えば４〜８個の範囲で適宜定めれば良い設計事項である。図１に示すように、下側のベース板４０は、地盤側の基礎１にボルト・ナット等で締結する補強材を兼ねた取付けブラケットの役目を果たすものであり、上側のベース板４０は、建物側の床梁２にボルト・ナット等で締結する補強材を兼ねた取付けブラケットの役目を果たすものである。

次に、免震装置１０の作用を説明する。
免震装置１０は、産業廃棄物として焼却処分されていた廃品である複数のタイヤ２０を利用することにより、非常に安価に製造することが可能であり、コストを大幅に低減することができる。しかも、従来より産業廃棄物として処分に困っていた古タイヤ２０の有効利用により環境に貢献することができる。なお、古タイヤ２０やホイール２２は、廃品業者から非常に安価に入手することができる。

図３に示すように、複数のタイヤ２０は、それぞれ中心軸を鉛直方向に一致させた状態で上下に積み重ね、上下の各タイヤ２０が重なり合う側面間に金属製の平らなリング部材３０を挟持する。そして、リング部材３０を介して上下の各タイヤ２０が重なり合う側面間を、円周方向に所定間隔で複数箇所ボルト３２とナット３３で締結して、各タイヤ２０およびリング部材３０を上下に順次連結する。

図１に示すように、免震装置１０の施工に際しては、免震装置１０の最下端のタイヤ２０に取付けられたベース板４０を、地盤側の基礎１にボルト等で固定しておき、免震装置１０の最上端のタイヤ２０に取付けられたベース板４０に、建物の床梁２を載せてボルト等で固定する。最も外圧のかかる最下端および最上端の各タイヤ２０には、それぞれ剛性の高いホイール２２が装着されて、外力に対して高い変形抵抗を有することになり、免震装置１０全体の耐久性を高めることができる。

また、上下のベース板４０は、それぞれタイヤ２０に装着されたホイール２２を取付け用ブラケットとして固定されており、地盤側の基礎１と建物側の床梁２に対して強固に固定することができる。さらに、タイヤ２０と共に廃品であるホイール２２も有効利用することができる。なお、免震装置１０は、建物（床梁２）の規模や形状に応じて適切な数と位置を計算した上で配置され、例えば図４に示すように、建物の床梁２の平面形状に対して、四隅等の各角部分（図中では１箇所のみ示す。）の他、各辺の中間部分、その他所定の位置に配置すると良い。

以上のような免震装置１０により、地震時には、各タイヤ２０自体の弾性特性により、水平方向に変形しつつ横揺れのエネルギーを吸収し、建物の固有周期を長くすることで、建物への影響を最小限に抑えることができる。特に、上下のタイヤ２０はリング部材３０を介してボルト止めされることにより、互いに強固に連結されており、水平方向への変形時に連結部分が破損するおそれがない。

しかも、上下のタイヤ２０間のリング部材３０は、金属製のために鉛直方向に大きな荷重が加わった時には塑性変形が可能であり、ダンパーの役割を果たすため、タイヤ２０のゴム特性と相俟って上下震動も充分に緩和することができる。さらに、各タイヤ２０の内部には弾性部材２１が充填されているので、より充分な弾発力を得ることができ、地震時における横揺れと縦揺れ、およびこれらが混じった複雑な揺れをも緩和することが可能となり、優れた免震効果を得ることができる。もちろん、少々の風や人が押す力で建物が動くことはない。

以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は前述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。例えば、廃品タイヤが大型トラック用の場合のように剛性があるものであれば、各タイヤの内部には必ずしも弾性材料を充填する必要はない。

本発明の一実施の形態に係る免震装置を示す側面（一部断面）図である。本発明の一実施の形態に係る免震装置を設置した状態を示す斜視図である。本発明の一実施の形態に係る免震装置を分解して示す斜視図である。本発明の一実施の形態に係る免震装置を設置する建物の土台となる床梁全体を示す斜視図である。

符号の説明

１…基礎
２…床梁
１０…免震装置
２０…タイヤ
２１…充填材
２２…ホイール
３０…リング部材
３１…止め孔
４０…ベース板

Claims

地盤側の基礎と建物との間に設置され、地震時における建物の固有周期を長くして共振を防ぐための免震装置において、
廃品である複数のタイヤを、それぞれ中心軸を鉛直方向に一致させた状態で上下に積み重ね、上下の各タイヤが重なり合う側面間に金属製の平らなリング部材を挟持させて、該リング部材を介して上下の各タイヤが重なり合う側面間を、円周方向に所定間隔で複数箇所締結して、各タイヤおよびリング部材を上下に順次連結して成ることを特徴とする免震装置。
上下に重なり合う複数のタイヤのうち、最下端および最上端の各タイヤの外側を向く側面に、該タイヤに付属されていたホイールを取付け用ブラケットとしてベース板を固定したことを特徴とする請求項１に記載の免震装置。
前記各タイヤの内部に、弾性材料を充填したことを特徴とする請求項１または２に記載の免震装置。