JP2010180959A

JP2010180959A - 免震装置

Info

Publication number: JP2010180959A
Application number: JP2009025143A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Kato; 秀章加藤; Shigenobu Suzuki; 重信鈴木; Toshikazu Yoshizawa; 利和芳沢
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2009-02-05
Filing date: 2009-02-05
Publication date: 2010-08-19

Abstract

【課題】軸方向と直交する面内で互いに交差する２方向の独立した加振力が作用した場合、それによる局部剪断歪み抑え耐久性を向上することのできる免震装置を提供する。
【解決手段】免震装置１０において、各ゴム層１は、同心円で区切られた複数のゴム部材３、４で構成され、互いに隣接するゴム部材３、４は、内側のゴム部材３の弾性係数が低く、外側のゴム部材４の弾性係数が高い。
【選択図】図３

Description

本発明は、円板状のゴム層と剛性板とを軸方向に交互に積層してなる免震装置に関し、特に、軸方向と直交する２方向の加振入力に対して高い耐久性を確保することができるものに関する。

従来から、地震などによって建物等に加わる加振力を減衰するとともにその衝撃を和らげるために、これらの建物を支持する、円板状のゴム層と剛性板とを軸方向に交互に積層した免震装置が用いられている。

このような免震装置（例えば、特許文献１参照。）は、軸方向と直交する面内で互いに交差する２方向の独立した加振力が作用した場合、図１に斜視図で、図２に平面図でそれぞれ模式的に示すように、Ｒ方向の第1の加振力によってＲ方向に変形した状態の免震装置に、Ｒ方向と交差する方向の加振力Ｆが作用したとき、Ｒ方向の変形量Ｌと、加振力ＦのＲ方向に直角の方向θの成分Ｆ_θとの積のねじりモーメントが作用し、これによって、単純に１方向Ｒの加振力が作用する場合に対比して局部剪断歪みが増加し、免震装置の終局性能、すなわち、破断歪みの低下に繋がることがわかってきた。なお、図１において、符号９１はゴム層、符号２は鉄板等の剛性板、そして、符号６はゴム層と剛性板を交互に積層した積層体の軸方向両側端に設けられ、免震装置を地盤側および建物側に取り付けるためのフランジである。また、図２において、曲線Ｑは、免震装置が変形する際の下側フランジに対する上側フランジの移動軌跡を表す。

特開平７−２５９３７８号公報

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、軸方向と直交する面内で互いに交差する２方向の独立した加振力が作用した場合、それによる局部剪断歪みを抑え耐久性を向上することのできる免震装置を提供することを目的とする。

本発明は、複数枚の円板状のゴム層と複数枚の剛性板とを軸方向に交互に積層してなる免震装置において、各ゴム層は、同心円で区切られた複数のゴム部材で構成され、互いに隣接するゴム部材は、内側のゴム部材の弾性係数が低く、外側のゴム部材の弾性係数が高いことを特徴とする免震装置である。

本発明によると、上記のような構成により、その衝撃吸収力をさほど犠牲にすることなく、２方向の独立した加振入力に対する耐久性を大幅に向上させることができる。

免震装置において、2方向の加振力が加わった場合に作用するモーメントを説明するための模式的斜視図である。同上の目的のための、模式的平面図である。本発明に係る実施形態の免震装置を示す断面図である。図３のＡ−Ａ矢視に対応する断面図である。本発明に係る他の実施形態の免震装置を示す断面図である。

本発明の実施形態について図に基づいて説明する。図３は、免震装置を加振入力がない状態において示す軸心を通る断面を示す断面図であり、図４は、図３のＡ−Ａ矢視に対応する断面図である。免震装置１０は、上下のフランジ６の間に、それぞれ複数枚の円板状のゴム層１と剛性板２とを軸方向に交互に積層してなり、その特徴として、各ゴム層１は、同心円で区切られた複数（図３、４の場合は２個）のゴム部材３、４で構成され、互いに隣接するゴム部材３、４は、内側のゴム部材の弾性係数が低く、外側のゴム部材の弾性係数が高いものとなっている。

なお、ゴム層１と剛性板２とを軸方向に交互に積層した積層体の半径方向外側を覆う外皮ゴム５を設けてもよい。

この構成による効果を次に説明する。水平入力に対して、外からの衝撃を吸収する性能は、ゴム層１全体の弾性係数が低ければ低いほど高くなるが、ゴム層が弾性係数の異なる複数のゴム部材よりなっている場合、ゴム層全体の弾性係数は、それらのゴム部材の弾性係数の、各面積で重み付けした加重平均で表される。すなわち、各ゴム部材の剪断弾性係数をG_i（i=1,2・・・・,n）とし、各ゴム部材が占める部分の面積をS_i（i=1,2・・・・,n）とし、ゴム層全体の面積をSとすると、ゴム層全体の剪断弾性係数は、式（１）で表される。

一方、図２に示すように、上下のフランジ間でＲ方向にＬだけ変位した上下のフランジ６間にＲ方向と直交する力F_θが作用したとき、これらの積で表されるモーメントが働き、このモーメントによって各ゴム層１には、その中心軸周りのねじり応力が作用する。このときのねじり剛性は一般的に、剪断弾性係数Gと断面二次モーメントIpの積で表され、複数の部材で成り立っている場合には、それぞれの積の和となる。すなわち、各ゴム部材の剪断弾性係数をG_i（i=1,2・・・・,n）とし、各ゴム部材が占める部分の断面二次モーメントをIp_i（i=1,2・・・・,n）ととすると、ゴム層全体のねじり剛性は、式（２）で表される。

したがって、半径方向内側のゴム部材よりも、断面二次モーメントのより大きい半径方向外側のゴム部材の剪断弾性係数を高めた方が、ゴム層全体のねじり剛性に寄与させることができる。

上記のことから、ゴム層１を、弾性係数の異なる複数のゴム部材で構成し、半径方向外側のゴム部材の弾性係数をその内側のゴム部材の弾性係数より高くすることで、ゴム層１全体の弾性係数の低下にさほど影響を及ぼすことなく、ねじり剛性を高めことができ、このことによって、ねじり変形を抑制して局部剪断歪みを抑え耐久性を向上することができる。

なお、具体的な各ゴム部材３、４の半径方向の幅は、要求されるゴム層全体の弾性係数、許容される局部剪断歪み、および、ゴム層１をゴム部材３、４の弾性係数によって決めることができる。

図５は、他の実施形態として、２より多い数のゴム部材をを用いた場合の例として、５種のゴム部材を同心円状に配置したゴム層を示す平面図でり、このゴム層２０においてゴム部材１１、１２、１３、１４、１５は相互に弾性係数が異なっており、これらのうちどの２つをとっても、例えば、ゴム部材１２とゴム部材１３とをとった場合、半径方向外側のゴム部材１３の方が半径方向内側のゴム部材１２よりも弾性係数が高くなるよう配置されている。

１ゴム層
２剛性板
３、４ゴム部材
５外皮ゴム
６フランジ
１０免震装置
１１、１２、１３、１４、１５ゴム部材
２０ゴム層

Claims

複数枚の円板状のゴム層と複数枚の剛性板とを軸方向に交互に積層してなる免震装置において、各ゴム層は、同心円で区切られた複数のゴム部材で構成され、互いに隣接するゴム部材は、内側のゴム部材の弾性係数が低く、外側のゴム部材の弾性係数が高いことを特徴とする免震装置。