JP2010190255A - Torsional damper and torsional damper connecting structure - Google Patents
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Abstract
【課題】筒状等の部材両端から突出させた二つのアームを逆方向にひねってねじりを加えるねじりダンパーでは、ねじりだけでなく曲げモーメント等が生じてしまい、ねじりのみを効率よく基材に伝えるものではなかった。またこのねじりダンパーを構造物に取付けた場合、一方向のみにしか対応できず、二方向に応答変位する構造物には効果が十分でなかった。
【解決手段】ねじりダンパー1は、ねじり変形が可能である基材2と、連結された主アーム5と補助アーム6で構成された二つ以上のリンク3,4からなる。夫々のリンクは正反異なる方向に回転させて基材2にねじりを与えることができる。リンク3,4は主アーム5と補助アーム6が連結された構成となっているため、基材2に曲げモーメントやせん断力を発生させにくく、効率よく基材にねじりを伝達できる。また基材2と二以上のリンク3,4から構成されるため、二方向の変形に対する追随が可能である。
【選択図】図1A torsional damper that twists two arms projecting from both ends of a cylindrical member in the opposite direction and twists them causes not only a torsion but also a bending moment, and efficiently transmits only the torsion to the substrate. It was not a thing. Further, when this torsional damper is attached to the structure, it can be applied only in one direction, and the effect is not sufficient for a structure that responds and displaces in two directions.
A torsion damper (1) comprises a base member (2) capable of torsional deformation, and two or more links (3, 4) constituted by a main arm (5) and an auxiliary arm (6) connected to each other. Each of the links can be rotated in different directions so that the substrate 2 is twisted. Since the links 3 and 4 have a configuration in which the main arm 5 and the auxiliary arm 6 are connected to each other, it is difficult to generate a bending moment and a shearing force on the base material 2 and torsion can be efficiently transmitted to the base material. Moreover, since it is comprised from the base material 2 and the two or more links 3 and 4, the follow-up with respect to a deformation | transformation of two directions is possible.
[Selection] Figure 1
Description
本願発明は、大規模地震などによって構造系に与えられるエネルギーを吸収するダンパーであり、具体的には、エネルギーをねじりによるせん断塑性変形に変換することによってエネルギー吸収を行うねじりダンパーと、このダンパーが取り付けられた連結構造に関するものである。 The present invention is a damper that absorbs energy given to a structural system due to a large-scale earthquake or the like. Specifically, a torsion damper that absorbs energy by converting energy into shear plastic deformation by torsion, and this damper It relates to an attached connecting structure.
兵庫県南部地震以来、橋梁の上部構造と下部構造をはじめとする構造物を大きな外力から守るため、ゴム支承に代表される免震構造をはじめとする対策が種々講じられてきた。ダンパーもその対策のうちの一つであり、構造物に比較的大きな改変を加えることなく取り付けることで、作用する地震力を効果的に低減することができるため、昨今では注目されている対策である。 Since the Hyogoken-Nanbu Earthquake, various measures have been taken, including seismic isolation structures such as rubber bearings, to protect structures such as the upper and lower structures of bridges from large external forces. A damper is one of the countermeasures, and it can effectively reduce the seismic force acting by attaching the structure without making a relatively large modification. is there.
ダンパーには様々な種類があり、大変形への追随が要求される部位に用いるものとしては、従来ビンガムダンパーやオイルダンパーなどが採用されていた。しかしながら、これらのダンパーは構造が複雑であって取扱いが難しく、また比較的高価であることから、このような問題を解消するダンパーに対する潜在的な需要があった。 There are various types of dampers. Bingham dampers, oil dampers, and the like have been conventionally used for parts that are required to follow large deformations. However, these dampers have a complex structure, are difficult to handle, and are relatively expensive, so there is a potential demand for dampers that overcome these problems.
鋼材を利用したダンパーは、メンテナンスが容易である、経済性に優れる、長期耐久性に優れる、などの特長を備えているものの、ビンガムダンパーやオイルダンパーほど大変形に追随できる構造のものは少なかった。
鋼材ダンパーの特性を利用する方法としては、軸力、曲げ、せん断力を利用することが考えられるが、軸力(軸圧縮力)を繰り返し作用させる場合には鋼材が座屈を生じやすく、曲げを繰り返し作用させる場合には鋼材の中立軸付近の材料が塑性域まで利用され難いといったような問題がある。
一方、鋼材に繰り返しねじり力を加えてせん断塑性変形させると、座屈が生じにくい、鋼材の全断面を有効に活用できる、といった特徴があり、鋼材を利用したダンパーとしてはねじりダンパーが注目されつつある。この鋼材のねじりダンパーに端を発して、ねじりダンパー全般も注目され、例えば特許文献1のような提案も行われてきた。
Dampers that use steel have features such as easy maintenance, excellent economy, and excellent long-term durability, but there are few structures that can follow large deformations like Bingham dampers and oil dampers. .
As a method of utilizing the characteristics of steel dampers, it is conceivable to use axial force, bending, and shearing force. However, when axial force (axial compressive force) is repeatedly applied, the steel material tends to buckle and bend. When repeatedly acting, there is a problem that the material near the neutral axis of the steel material is difficult to be used up to the plastic region.
On the other hand, if a torsional force is repeatedly applied to a steel material to cause shear plastic deformation, buckling is less likely to occur, and the entire cross section of the steel material can be effectively utilized. As a damper using steel material, a torsional damper is attracting attention. is there. Starting with this torsional damper made of steel, the torsional damper as a whole has been attracting attention, and for example, a proposal as disclosed in Patent Document 1 has been made.
ねじりダンパーの場合、ねじりを加える必要があることから、軸芯をもつ筒状又は棒状といった部材形状を呈することが多く、その部材の両端(あるいは端に近い箇所)から夫々ひとつのアームを突出させて、これらを相互に逆方向にひねってねじりを加える構造のものが多く、特許文献1もこの構造となっている。
しかし、図16に示すように筒状(又は棒状)基材の両端に力を加えた場合、ねじりだけでなく曲げモーメントMやせん断力Qが生じてしまい、ねじりのみを効率よく筒状(又は棒状)基材に伝えるものではなかった。
In the case of a torsional damper, since it is necessary to add torsion, it often takes the shape of a cylinder or a rod with an axial core, and one arm projects from each end (or near the end) of the member. Many of these have a structure in which they are twisted in opposite directions to add twist, and Patent Document 1 also has this structure.
However, when force is applied to both ends of a cylindrical (or rod-shaped) base material as shown in FIG. 16, not only torsion but also bending moment M and shearing force Q are generated, and only torsion is efficiently cylindrical (or It was not conveyed to the base material.
また、特許文献1のダンパーを構造物に取り付けた場合、図17に示すように、一方向(図では橋軸直角方向)のみにしか対応できず、例えば橋梁のように橋軸直角方向と橋軸方向といった二方向に応答変位する構造物に対してはその効果が十分でなかった。 In addition, when the damper of Patent Document 1 is attached to a structure, as shown in FIG. 17, it can deal with only one direction (the direction perpendicular to the bridge axis in the figure). its effect was not sufficient for structure creation you response displacement such axially in two directions.
本願発明の課題は、このような問題点を解決することにある。 An object of the present invention is to solve such problems.
本願発明のねじりダンパーは、相対する構造物の間に設置され、ねじりによるせん断塑性変形を生じることでエネルギーを吸収するダンパーであって、ねじり変形が可能である筒状又は棒状の基材と、基材軸芯を略回転軸とする回転力を、前記基材の所定位置に作用可能な正リンクと、前記回転力とは反対回りの回転力を、正リンクの回転力作用位置から基材軸方向に離隔を設けた位置に作用可能な反リンクと、を備えてなる。
前記正リンクは、この正リンクによる回転力作用位置で前記基材と回転固定に連結される主アームと、前記基材と回転自由に連結される補助アームとを有し、前記反リンクは、この反リンクによる回転力作用位置で前記基材と回転固定に連結される主アームと、前記基材と回転自由に連結される補助アームとを有している。
前記正リンクの補助アームは、反リンクの主アームと基材軸方向に重ねられ又は接近して基材に連結され、前記反リンクの補助アームは、正リンクの主アームと基材軸方向に重ねられ又は接近して基材に連結され、正リンクの主アームと補助アームは、アーム上の基材連結位置から離隔を設けた位置で連結されることにより回転に対して連動し、反リンクの主アームと補助アームは、アーム上の基材連結位置から離隔を設けた位置で連結される。
The torsional damper of the present invention is a damper that is installed between opposing structures and absorbs energy by generating shear plastic deformation due to torsion, and is a cylindrical or rod-like base material capable of torsional deformation, A positive link capable of acting on a predetermined position of the base material with a rotational force having a base axis as a substantially rotational axis, and a rotational force opposite to the rotational force from the rotational force acting position of the positive link to the base material And an anti-link that can act at a position spaced apart in the axial direction.
The positive link has a main arm that is connected to the base material in a rotationally fixed manner at a rotational force acting position by the positive link, and an auxiliary arm that is rotatably connected to the base material, and the anti-link is It has a main arm that is connected to the base material in a rotational force acting position by the anti-link, and an auxiliary arm that is rotatably connected to the base material.
The auxiliary arm of the positive link overlaps or approaches the base axis direction of the main arm of the anti-link and is connected to the base material, and the auxiliary arm of the anti-link extends in the base axis direction of the main arm of the positive link. The main arm and the auxiliary arm of the positive link are linked to each other by being overlapped or approached to each other at a position apart from the substrate connecting position on the arm. The main arm and the auxiliary arm are connected at a position spaced apart from the base material connection position on the arm.
本願発明のねじりダンパーは、ねじり変形が可能である筒状又は棒状の基材と、これに連結される正リンクと反リンクとを備え、前記正リンク及び反リンクは、夫々、一の主アームと一の補助アームの二つのアームから構成され、同一リンクを構成する二つのアーム同士は、アーム上の基材連結位置から離隔を設けた位置で連結されたものとすることもできる。 The torsion damper of the present invention includes a cylindrical or rod-like base material that can be torsionally deformed, and a positive link and an anti-link connected to the base or anti-link, and each of the positive link and the anti-link is a main arm. The two arms of the same auxiliary arm and the same link may be connected to each other at a position apart from the base material connection position on the arm.
本願発明のねじりダンパーは、基材を、ねじり変形が可能である筒状又は棒状の分割基材がその軸方向に二以上並べられたものであって、これら分割基材同士が基材軸芯を略回転軸とする回転が自由となるように接合されたものとし、夫々の前記分割基材には、一の正リンクの主アームと、一の反リンクの主アームが連結されたものとすることもできる。
この場合、前記分割基材の接合部を挟んで隣接する二つのアームは、一方が正リンクの主アームで、他方が反リンクの主アームであり、前記基材に連結された主アームのうち両端の主アームが連結される位置では、一端で正リンクの主アームと反リンクの補助アームが基材に連結され、他端で反リンクの主アームと正リンクの補助アームが基材に連結され、 同一リンクを構成する二以上の主アーム及び補助アームは、アーム上の基材連結位置から離隔を設けた位置で連結される。
The torsional damper of the present invention is a substrate in which two or more cylindrical or rod-like divided base materials capable of torsional deformation are arranged in the axial direction. And a main arm of one positive link and a main arm of one anti-link are connected to each of the divided base members. You can also
In this case, two arms adjacent to each other across the joint portion of the divided base member are one of the main arms of the positive link and the other of the main arms of the anti-link, and the main arm connected to the base member. At the position where the main arms at both ends are connected, the main arm of the positive link and the auxiliary arm of the anti-link are connected to the base material at one end, and the main arm of the anti-link and the auxiliary arm of the positive link are connected to the base material at the other end. The two or more main arms and auxiliary arms constituting the same link are connected at a position spaced apart from the base material connection position on the arm.
本願発明のねじりダンパーは、ねじり変形が可能である筒状又は棒状の基材を二以上備え、夫々の基材には、一又は二以上の正リンクと、一又は二以上の反リンクが連結されて、基材と基材の間が正リンク又は反リンクによって連結され、同一リンクを構成する主アームと補助アームは、アーム上で二つの基材又は、一の基材と一のアーム連動軸によって連結されることによって、これらのアームが回転に対して連動可能であるものとすることもできる。 The torsion damper of the present invention comprises two or more cylindrical or rod-like base materials that can be torsionally deformed, and one or two or more positive links and one or two or more anti-links are connected to each base material. It is, linked by between the substrate and the substrate is positively linked or counterclockwise link, the main arm and the auxiliary arm that constitute the same link, two substrates on arms or one arm interlocking with one base By being connected by a shaft, these arms can be linked to rotation.
本願発明のねじりダンパーは、ねじり変形が可能である筒状又は棒状の基材を炭素鋼鋼管又は低降伏点鋼鋼管とすることもできる。 In the torsion damper of the present invention, a cylindrical or rod-like base material capable of torsional deformation can be a carbon steel pipe or a low yield point steel pipe.
本願発明のねじりダンパーは、構造物と取り付け可能な固定部材を、アーム連動軸、基材、主アーム、補助アームのうち一又は二以上に取り付けたものとすることもできる。 The torsional damper of the present invention may be one in which a fixing member that can be attached to a structure is attached to one or more of an arm interlocking shaft, a base material, a main arm, and an auxiliary arm.
本願発明ねじりダンパー連結構造は、請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のねじりダンパーが、相対する一方の構造物と回転自由に連結され、他方の構造物と前記ねじりダンパーが回転自由又は回転固定に連結されて、前記相対する構造物の間に前記ねじりダンパーが取り付けられたものである。 The torsional damper connecting structure according to the present invention is such that the torsional damper according to any one of claims 1 to 6 is rotatably connected to one of the opposing structures, and the other structure and the torsional damper are free to rotate or The torsional damper is attached between the opposing structures, connected to a rotationally fixed structure.
本願発明ねじりダンパー連結構造は、請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のねじりダンパーが二以上、前記相対する構造物の間に取り付けられたものとすることもできる。 The torsional damper coupling structure of the present invention may be one in which two or more torsional dampers according to any one of claims 1 to 6 are attached between the opposing structures.
本願発明ねじりダンパー連結構造は、相対する構造物を、橋梁の上部構造物、下部構造物とし、ねじりダンパーの基材軸方向が、橋軸直角方向であって略水平方向、橋軸方向であって略水平方向、又は略鉛直方向となるように、前記ねじりダンパーを、橋梁の上部構造物と下部構造物との間、又は橋梁の上部構造物と上部構造物との間に取り付けたものとすることもできる。 In the torsional damper connecting structure of the present invention, the opposing structures are the upper structure and the lower structure of the bridge, and the base axis direction of the torsional damper is the direction perpendicular to the bridge axis, which is substantially the horizontal direction and the bridge axis direction. The torsional damper is mounted between the upper structure and the lower structure of the bridge or between the upper structure and the upper structure of the bridge so that it is in a substantially horizontal direction or a substantially vertical direction. You can also
本願発明のねじりダンパー及びねじりダンパー連結構造には、次のような効果がある。
(1)筒状又は棒状の基材をダンパーに用いるので、板状のものに比べて座屈しにくく、大きな塑性変形が期待できる。
(2)二以上のアームからなるリンクで基材をねじる(回転力を加える)ので、曲げやせん断力が発生しにくく、効率よく基材にねじりを伝えることができる。
(3)基材と二以上のリンクから構成されるため、二方向の構造物変形(例えば、橋梁であれば橋軸方向と橋軸直角方向)に対する変形追随が可能である。
(4)リンクとリンクの挟角、リンクの寸法や形状や材質、基材の寸法や形状や材質など、自由に選択できるため、抵抗力や変形量が柔軟に設定できる。
(5)構造がシンプルであるため製作や取り付け作業、メンテナンスが容易で、費用の低減を図ることができる。
The torsion damper and the torsion damper coupling structure of the present invention have the following effects.
(1) Since a cylindrical or rod-like base material is used for the damper, it is less likely to buckle than a plate-like material, and a large plastic deformation can be expected.
(2) Since the base material is twisted (applying rotational force) with a link composed of two or more arms, bending and shearing force are hardly generated, and the twist can be efficiently transmitted to the base material.
(3) Since it is composed of a base material and two or more links, it is possible to follow deformation in two directions of structural deformation (for example, in the case of a bridge, the direction of the bridge axis and the direction perpendicular to the bridge axis).
(4) Since the link angle between the link, the link size, shape and material, the substrate size, shape and material can be freely selected, the resistance force and deformation amount can be set flexibly.
(5) Since the structure is simple, production, installation work and maintenance are easy, and the cost can be reduced.
(実施形態1)
本願発明のねじりダンパー及びねじりダンパー連結構造の一実施形態を図1〜図3に基づいて説明する。
図1は本願発明のねじりダンパー1の斜視図で、図2はその側面図、図3はその平面図である。
図1に示すようにねじりダンパー1は、基材2の左右に二つのリンクが連結されている。基材2には鋼管を用いることができるが、材質は鋼材に限らず樹脂製などねじりによって塑性変形を生じるものであれば利用することができる。また、鋼材としては通常の炭素鋼に限らず、塑性変形量が大きい低降伏点鋼材を利用することもできる。
基材2の形状は鋼管のような筒状に限らず、中実の円筒状や棒状などのものでもよく、また断面形状も円形、楕円形、矩形、多角形など任意の形状を選択できるが、回転力が加えられるとねじりを発生しやすい形状が好ましい。
(Embodiment 1)
One embodiment of the torsion damper and torsion damper connecting structure of the present invention will be described with reference to FIGS.
1 is a perspective view of a torsional damper 1 of the present invention, FIG. 2 is a side view thereof, and FIG. 3 is a plan view thereof.
As shown in FIG. 1, the torsional damper 1 has two links connected to the left and right of the
The shape of the
基材2には、右リンク3(図2の右側)と左リンク4(図2の左側)が、基材2の軸芯Cに対して略垂直となる方向に連結されている。また、右リンク3と左リンク4は、図3に示すように基材2を起点に夫々放射状に伸びており、右リンク3と左リンク4には挟角θが生じている。この挟角θは基材2にねじりを加えるために必要なもので、0度<θ<180度が望ましく、さらにダンパーの効果を上げるためには60度<θ<120度であることがより望ましい。
A right link 3 (right side in FIG. 2) and a left link 4 (left side in FIG. 2) are connected to the
右リンク3は主アーム5と補助アーム6から構成され、同様に左リンク4は補助アーム7と主アーム8から構成されている。図1〜図3ではこれらのアームが、横長で肉薄であるプレート状の形状を呈しているが、肉厚のものや棒状のもの、あるいは横長でないものなど、任意の形状とすることができる。
右リンク3の主アーム5と左リンク4の補助アーム7は、基材2の上端に位置する接合部9で双方のアームが重ねられて連結されている。なお図2では、接合部9において主アーム5の上に補助アーム7が重ねられているが、主アーム5と補助アーム7との間(基材2の軸方向)に隙間をあけて、防錆材や緩衝材あるいは潤滑材(補助アームの回転を円滑に促すもの)などを介装させることができる。
The
The
右リンク3の主アーム5は接合部9において、軸芯Cまわりの回転(基材2の軸芯Cを回転軸とする回転)が拘束されるように基材2と連結されている。この連結方法は、溶接などの手段を採用することができるが、回転が拘束されれば、他の方向(基材2の軸方向や軸角方向)は拘束されなくてもよく、連結手段も溶接には限らない。
The
左リンク4の補助アーム7は、接合部9において軸芯Cまわりの回転が自由であるように基材2と連結されている。この連結方法は、図4(a)に示すように、補助アーム7と主アーム5の先端に夫々所定の孔を設け、これらの孔にボルト11を挿入するボルト形式やピンを挿入するピン形式を採用することができる。この場合、補助アーム7がボルト11から抜けないようにナット12とワッシャ13で固定することが望ましく、ピン形式の場合も同様の抜け落ち防止を施すことが望ましい。
また、接合部9における補助アーム7の連結方法は、図4(b)に示すようにせん断キー方式を採ることもできる。すなわち、主アーム5の上方に円筒状の突起14を突設させてその突起14部分に所定の孔を設け、補助アーム7の先端には突起14が挿入できるだけの孔を設け、補助アーム7の先端孔に突起14を嵌合させた状態で、せん断キー15を突起14の孔に嵌合させる。これにより、補助アーム7は主アーム5と回転自由に連結され、主アーム5と基材2が回転を拘束するように連結されているため補助アーム7は基材2とも回転自由に連結される。
The
Further, as a method for connecting the
右リンク3の補助アーム6と左リンク4の主アーム8は、基材2の下端に位置する接合部10で双方のアームが重ねられて連結されている。なお図2では、接合部10において主アーム8の下に補助アーム6が重ねられているが、主アーム8と補助アーム6との間(基材2の軸方向)に隙間をあけて防錆材や緩衝材あるいは潤滑材などを介装させることができる。
The
左リンク4の主アーム8は、基材2を起点として、同一リンク(左リンク4)内の補助アーム7と同方向に伸びている。また主アーム8は、接合部10において、接合部9における右リンク3の主アーム5と同様、溶接その他の手段によって、軸芯Cまわりの回転が拘束されるように基材2と連結されている。
The
右リンク3の補助アーム6は、基材2を起点として、同一リンク(右リンク3)内の主アーム5と同方向に伸びている。また補助アーム6は、接合部10において、接合部9における左リンク4の補助アーム7と同様、ボルト形式、ピン形式、せん断キー方式その他の手段によって、軸芯Cまわりの回転が自由であるように基材2と連結されている。
The
図2に示すように、右リンク3内で上下に対向配置された主アーム5と補助アーム6は、連結部9とは異なる位置(連結部9から離隔を設けた位置)で、アーム連動軸16によって連結されている。これによって、主アーム5に軸芯Cまわりに回転させる力(図5の回転力FR)がはたらくと、それに伴って補助アーム6にも回転力FRと同様の力が作用し、主アーム5と補助アーム6は連動して軸芯Cまわりに回転しようとする。また、補助アーム6に回転力FRがはたらく場合も同様に、主アーム5と補助アーム6が連動して軸芯Cまわりに回転しようとする。
As shown in FIG. 2, the
同様に、左リンク4内で上下に対向配置された主アーム8と補助アーム7は、右リンク3と同様に、連結部9とは異なる位置(連結部9から離隔を設けた位置)で、アーム連動軸16によって連結されている。これによって、軸芯C回りの回転力(図5の回転力FL)が主アーム8又は補助アーム7のどちらか一方(両方の場合も同じ)に作用した場合、主アーム8又は補助アーム7は連動して軸芯Cまわりに回転しようとする。
Similarly, the
なお、アーム連動軸16と主アーム5、補助アーム6との連結、アーム連動軸16と主アーム8、補助アーム7との連結は、ピン結合とすることも、ボルト結合や溶接による結合とすることもできる。
In addition, the connection between the
図5に示すように、ねじりダンパー1には、構造物17に取り付けるための固定部材18が備えられる。この固定部材18は、構造物17に取り付けるためのボルト類、ボルト孔などを持つ鋼製ブラケットとするなど、従来からあるものを利用することができる。この固定部材18は、アーム連動軸16でピン結合したり、直接アームに溶接固定したり、その他冶具を介してボルト固定するなどによって、ねじりダンパー1と回転自由にあるいは回転固定に取り付けられる。
As shown in FIG. 5, the torsional damper 1 is provided with a fixing
(実施形態1の作用)
図5に基づいて、ねじりダンパー1が構造物17に連結された場合の作用について説明する。
構造物17に取り付けられたねじりダンパー1が、矢印a又はb方向に地震水平力を受けると、右リンク3と左リンク4は回転力を受ける。すなわち、右リンク3が矢印a方向に地震力を受けると反時計回りの回転力FRを受け、矢印b方向に地震力を受けると時計回りの回転力FRを受ける。同様に、左リンク4が矢印a方向に地震力を受けると反時計回りの回転力FLを受け、矢印b方向に地震力を受けると時計回りの回転力FLを受ける。
(Operation of Embodiment 1)
Based on FIG. 5, the operation when the torsional damper 1 is connected to the
When the torsional damper 1 attached to the
上記のとおり、ねじりダンパー1が取り付けられた二つの構造物17が、固有振動数の相違などの理由から異なる方向(例えば一方が矢印a方向で、他方が矢印b方向)に揺れると、右リンク3と左リンク4は異なる方向(時計回りと反時計回り)の回転力FR、FLを受けることになる。
As described above, when the two
右リンク3が時計回りの回転力FRを受けると、主アーム5と補助アーム6も同方向の回転力FRを受けて、両アームは連動して同方向に回転しようとするが、主アーム5が基材2に回転力FRを伝達するのに対して、回転自由に連結された補助アーム6は基材2に回転力FRを伝達しない。
同様に、左リンク4が反時計回りの回転力FLを受けると、主アーム8と補助アーム7も同方向の回転力FLを受けて、両アームは連動して同方向に回転しようとするが、主アーム8が基材2に回転力FLを伝達するのに対して、回転自由に連結された補助アーム7は基材2に回転力FLを伝達しない。
When the
Similarly, when the
すなわち右リンク3の主アーム5は、接合部9(図2の上端部)において基材2を時計回りに回転させようとし、左リンク4の主アーム8は、接合部10(図2の下端部)において基材2を反時計回りに回転させようとする。このように、基材2の軸方向に離れた2箇所で異なる方向(時計回りと反時計回り)に回転力FR、FLを加えることで、基材2にねじりが生じる。
That is, the
このとき、右リンク3の主アーム5と補助アーム6は、アーム連動軸16の効果で連動して(主アーム5に補助アーム6が添えられるように)回転しようとし、同じく左リンク4の主アーム8と補助アーム7は、アーム連動軸16の効果で連動して(主アーム8に補助アーム7が添えられるように)回転しようとする。従来は、基材2の両端で主アーム5、8のみによって回転させようとするため、基材2に曲げやせん断力が発生していたが、本願発明のねじりダンパー1では補助アーム6(7)の存在が基材2の曲げを抑制し、主アーム5と補助アーム7(主アーム8と補助アーム6)の双方の力を打ち消しあうことで基材2へのせん断力も抑制するため、左右リンク3、4は構造物17から受ける外力を効率的に回転力に変換することができる。
At this time, the
(実施形態1の使用例)
図6〜図9は、構造物の例として橋梁の上部構造、下部構造に本願発明のねじりダンパー1を取り付けたねじりダンパー連結構造を示す図である。
図6では、橋桁などの上部構造19と橋脚や橋台などの下部構造20との間にねじりダンパー1を取り付けており、ねじりダンパー1の取り付け方向は基材2の軸方向が橋軸直角方向であって水平方向(すなわちアームが橋軸方向の鉛直面となる方向)となるように配置されている。この場合ねじりダンパー1は、上部構造19と下部構造20の橋軸方向の相対変位を基材2のねじりに変換してエネルギーを吸収することが可能であり、上部構造19と下部構造20の鉛直方向の相対変位にも対応することができる。
(Usage example of Embodiment 1)
6-9 is a figure which shows the torsional damper connection structure which attached the torsional damper 1 of this invention to the upper structure and lower part structure of a bridge as an example of a structure.
In FIG. 6, the torsional damper 1 is attached between the
図7でも同じく、上部構造19と下部構造20との間にねじりダンパー1を取り付けているが、図6とは異なり、ねじりダンパー1の取り付け方向が基材2の軸方向が鉛直方向(すなわちアームが橋軸方向の水平面となる方向)となるように配置されている。この場合ねじりダンパー1は、上部構造19と下部構造20の橋軸方向の相対変位を基材2のねじりに変換してエネルギーを吸収することが可能であり、上部構造19と下部構造20の橋軸直角方向の相対変位にも対応することができる。
7, the torsion damper 1 is attached between the
図8では、上部構造19と上部構造19との間にねじりダンパー1を取り付けており、ねじりダンパー1の取り付け方向は基材2の軸方向が橋軸直角方向であって水平方向(すなわちアームが橋軸方向の鉛直面となる方向)となるように配置されている。この場合ねじりダンパー1は、両上部構造19の橋軸方向の相対変位を基材2のねじりに変換してエネルギーを吸収することが可能であり、両上部構造19の鉛直方向の相対変位にも対応することができる。
In FIG. 8, the torsional damper 1 is attached between the
図9でも同じく、上部構造19と上部構造19との間にねじりダンパー1を取り付けているが、図8とは異なり、ねじりダンパー1の取り付け方向は基材2の軸方向が鉛直方向(すなわちアームが橋軸方向の水平面となる方向)となるように配置されている。この場合ねじりダンパー1は、両上部構造19の橋軸方向の相対変位を基材2のねじりに変換してエネルギーを吸収することが可能であり、上両上部構造19の橋軸直角方向の相対変位にも対応することができる。
9, the torsional damper 1 is attached between the
ねじりダンパー1は、上部構造19と下部構造20との間、又は上部構造19と上部構造19との間に、基材2の軸方向が橋軸方向であって水平方向(すなわちアームが橋軸直角方向の鉛直面となる方向)となるような配置で取り付けることもできる。
この場合ねじりダンパー1は、上部構造19と下部構造20(又は上部構造19と上部構造19)の橋軸直角方向の相対変位を基材2のねじりに変換してエネルギーを吸収することが可能であり、上部構造19と下部構造20(又は上部構造19と上部構造19)の鉛直方向の相対変位にも対応することができる。
The torsional damper 1 is provided between the
In this case, the torsion damper 1 can absorb energy by converting the relative displacement of the
ねじりダンパー1は、図10に示すように、双方の構造物17にピン結合とするなど回転自由に取り付けることができる。この場合は、図に示す矢印方向に対応して相対変位を基材2のねじりに変換し、エネルギーを吸収することが可能である。
As shown in FIG. 10, the torsional damper 1 can be freely attached to both
ねじりダンパー1は、図11に示すように、一方の構造物17にはピン結合など回転自由に取り付け、他方の構造物17には回転を拘束するように取り付けることができる。この場合は、図に示す矢印2方向に対応して相対変位を基材2のねじりに変換し、エネルギーを吸収することが可能である。
As shown in FIG. 11, the torsion damper 1 can be attached to one
(実施形態2)
本願発明のねじりダンパー及びねじりダンパー連結構造の他の実施形態を図12に基づいて説明する。この実施形態は、右リンク3と左リンク4の夫々が三つのアームから構成されたねじりダンパーを説明するための実施形態であって、基本的手順は実施形態1と共通する。なお、ここでは右リンク3と左リンク4の夫々が三つのアームから構成されたねじりダンパーを説明しているが、四つ以上のアームで構成される場合も基本的な構造は同様である。
(Embodiment 2)
Another embodiment of the torsional damper and the torsional damper coupling structure of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is an embodiment for explaining a torsion damper in which each of the
図12に示すねじりダンパーも実施形態1と同様、基材2と右リンク3と左リンク4から構成されている。
基材2は、上段に分割基材2a、下段に分割基材2aが重ねられて接合されたものである。また、右リンク3は三つのアームから、左リンク4も三つのアームから構成されている。
Similarly to the first embodiment, the torsional damper shown in FIG. 12 includes a
The
分割基材2aには、上端に右リンク3の主アーム5が基材2の軸芯C(図2)まわりの回転が拘束されるように基材2と連結されており、下端に左リンク4の主アーム8が軸芯Cまわりの回転が拘束されるように基材2と連結されている。
分割基材2bも、分割基材2aと同様、上端に右リンク3の主アーム5が軸芯Cまわりの回転が拘束されるように基材2と連結されており、下端に左リンク4の主アーム8が軸芯Cまわりの回転が拘束されるように基材2と連結されている。
The
Similarly to the divided substrate 2a, the divided
分割基材2aと分割基材2bが突合わされて接合される箇所(接合箇所2c)で、二つの分割基材2a、2bは軸芯Cまわりの回転が相対的に自由となるように接合される。この接合方法としては、ボルト形式やピン形式などによって分割基材2aと分割基材2bを直接接合する方法や、分割基材2aの主アーム8と分割基材2bの主アーム5を回転自由となるように接合する方法や、分割基材2aの主アーム8と分割基材2b、又は分割基材2aと分割基材2bの主アーム5とを回転自由となるように接合する方法がある。分割基材2aと主アーム8、分割基材2bと主アーム5は、軸芯Cまわりの回転が拘束されるように連結されているため、分割基材2aの主アーム8と分割基材2b(分割基材2aと分割基材2bの主アーム5)、あるいは主アーム5と主アーム8を回転自由に接合しても、結果的に分割基材2aと分割基材2bとは、は軸芯Cまわりの回転が相対的に自由となるように接合される。
At the place where the divided base material 2a and the divided
図12では、分割基材2aの主アーム8と、分割基材2bの主アーム5が、接合箇所2cで基材2の軸方向に重ねられて分割基材2aと分割基材2bが接合されているが、主アーム8と主アーム5の間に、防錆材等を介装させる程度に隙間をあけて(接近させて)、分割基材2aと分割基材2bが接合されてもよい。
また、図12では分割2aと分割2bの寸法や形状が、略同じものを用いているが、これらの形状、寸法、または材質が異なっているものでも構わない。
In FIG. 12, the
In FIG. 12, the
基材2の最上段に連結された主アーム5(分割基材2aに連結された右リンク3の主アーム5)が連結された位置では、左リンク4の補助アーム7が、基材2の軸芯C(図2)まわりの回転が自由となるように基材2と連結されている。同様に、基材2の最下段に連結された主アーム8(分割基材2bに連結された左リンク4の主アーム8)が連結された位置では、右リンク3の補助アーム6が、軸芯Cまわりの回転が自由となるように基材2と連結されている。
At the position where the
右リンク3の主アーム5と左リンク4の補助アーム7とは、基材2aの上端で双方のアームが重ねられて連結されている。なお図12では、主アーム5の上に補助アーム7が重ねられているが、主アーム5と補助アーム7との間(基材2の軸方向)に隙間をあけて防錆材や緩衝材あるいは潤滑材などを介装させることができる。
The
同様に、右リンク3の補助アーム6と左リンク4の主アーム8は、基材2bの下端で双方のアームが重ねられて連結されている。なお図12では、主アーム8の下に補助アーム6が重ねられているが、主アーム8と補助アーム6との間(基材2の軸方向)に隙間をあけて防錆材や緩衝材あるいは潤滑材などを介装させることができる。
Similarly, the
右リンク3内で上下に対向配置された主アーム5、主アーム5、補助アーム6は、基材2から離隔を設けた位置で、アーム連動軸16によって連結される。左リンク4内で上下に対向配置された補助アーム7、主アーム8、主アーム8も同様に、基材2から離隔を設けた位置で、アーム連動軸16によって連結される。
The
リンクを構成するアームの数は4以上であってもよく、この場合、アームの数をnとすると、n−1の数の分割リンクが重ねられて基材2を構成することとなる。分割リンク同士が接合される夫々の接合箇所では、この接合箇所を挟んで右リンク3の主アーム5と左リンク4の主アーム8が隣接する。図12に基づいて説明すると、主アーム5、8が夫々n−1箇所、補助アーム6、7が1箇所、接合箇所2cがn−1箇所に設けられ、夫々の接合箇所2cでは、右リンク3の主アーム5と左リンク4の主アーム8の組み合わせでアームが連結されている。
The number of arms constituting the link may be four or more. In this case, when the number of arms is n, n-1 divided links are overlapped to constitute the
図12に示すねじりダンパーの作用を図に基づいて説明する。
右リンク3と左リンク4に夫々反対向きの回転力(軸芯c回り)が作用すると、分割基材2a、2bにはねじりが生じる。すなわち、分割基材2aは右リンク最上段の主アーム5と左リンク4の中段の主アーム8によってねじりが加えられ、分割基材2bは右リンク中段の主アーム5と左リンク4の最下段の主アーム8によってねじりが加えられる。分割基材2aにねじりを加えるとき、右リンク3にとって中段の主アーム5と補助アーム6は補助アームの役割を持ち、左リンク4にとって最下段の主アーム8と補助アーム7は補助アームの役割を持つ。同様に、分割基材2bにねじりを加えるとき、右リンク3にとって最上段の主アーム5と補助アーム6は補助アームの役割を持ち、左リンク4にとって中段の主アーム8と補助アーム7は補助アームの役割を持つ。
The operation of the torsional damper shown in FIG. 12 will be described based on the drawings.
When the opposite rotational force (around the shaft core c) acts on the
(その他の実施形態)
本願発明のねじりダンパー及びねじりダンパー連結構造のその他の実施形態を説明する。この実施形態は、他のダンパー形状を説明するための実施形態であって、基本的手順は実施形態1及び実施形態2と共通する。
図13のねじりダンパーは、二つの基材2の間に中央リンク21を連結し、夫々の基材2に端部リンク22を連結したものである。端部リンク22は、基材2と連結していない端部において、アーム連動軸16によってリンク内のアームが連結されている。なお、リンクの構成やアームの連結手段は、実施形態1又は実施形態2と同様である。
図13のねじりダンパーは、端部アーム22、中央アーム21、端部アーム22が直列につながれたものであるが、ねじりダンパーを端部アーム22と2以上の中央アーム21が直列につながれたものとしてもよい。
(Other embodiments)
Other embodiments of the torsional damper and the torsional damper coupling structure of the present invention will be described. This embodiment is an embodiment for explaining other damper shapes, and the basic procedure is common to the first and second embodiments.
The torsional damper shown in FIG. 13 has a
The torsional damper shown in FIG. 13 has an
図14のねじりダンパーは、四つの環リンク23が環状につながれており、夫々の環リンク23は両端で基材2とアーム連動軸16によって連結されている。この環状につながれたねじりダンパーをさらに組み合わせたものでもよく、その場合、環状のねじりダンパー同士を連結する環リンク23の端部は基材2とすることもできる。このように、一つの基材2には、二つのリンクを連結する場合に限らず、三つ以上のリンクを連結することもできる。
In the torsional damper shown in FIG. 14, four
図15のねじりダンパーは、基材2に連結される二つリンクの長さが異なる例であるが、長さだけでなく形状を変えたものでも、材質を変えたものでもよい。さらに、図13〜図15に示すねじりダンパーを種々組み合わせて使用することもできる。
The torsional damper shown in FIG. 15 is an example in which the lengths of the two links connected to the
本願発明のねじりダンパー及びねじりダンパー連結構造は、橋梁の上部構造物や下部構造物に限られず、ビル等の建築構造物など、種々の構造物間の間に取り付けて応用することができる。 The torsional damper and the torsional damper connecting structure of the present invention are not limited to the upper structure and the lower structure of the bridge, and can be applied between various structures such as a building structure such as a building.
1 ねじりダンパー
2 基材
2a 分割基材
2b 分割基材
2c 接合箇所
3 右リンク
4 左リンク
5 (右リンクの)主アーム
6 (右リンクの)補助アーム
7 (左リンクの)補助アーム
8 (左リンクの)主アーム
9 (上端の)接合部
10 (下端の)接合部
11 ボルト
12 ナット
13 ワッシャ
14 突起
15 せん断キー
16 アーム連動軸
17 構造物
18 固定部材
19 上部構造
20 下部構造
21 中央リンク
22 端部リンク
23 環リンク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (9)
ねじり変形が可能である筒状又は棒状の基材と、
基材軸芯を略回転軸とする回転力を、前記基材の所定位置に作用可能な正リンクと、
前記回転力とは反対回りの回転力を、正リンクの回転力作用位置から基材軸方向に離隔を設けた位置に作用可能な反リンクと、を備え、
前記正リンクは、この正リンクによる回転力作用位置で前記基材と回転固定に連結される主アームと、前記基材と回転自由に連結される補助アームとを有し、
前記反リンクは、この反リンクによる回転力作用位置で前記基材と回転固定に連結される主アームと、前記基材と回転自由に連結される補助アームとを有し、
前記正リンクの補助アームは、反リンクの主アームと基材軸方向に重ねられ又は接近して基材に連結され、
前記反リンクの補助アームは、正リンクの主アームと基材軸方向に重ねられ又は接近して基材に連結され、
正リンクの主アームと補助アームは、アーム上の基材連結位置とは異なる所定位置で連結されることにより回転に対して連動し、
反リンクの主アームと補助アームは、アーム上の基材連結位置とは異なる所定位置で連結されることにより回転に対して連動することを特徴とするねじりダンパー。 A damper that is installed between opposing structures and absorbs energy by causing shear plastic deformation due to torsion,
A cylindrical or rod-like base material capable of torsional deformation;
A positive link capable of acting on a predetermined position of the base material with a rotational force having the base axis as a substantially rotational axis;
An anti-link that can act on a rotational force opposite to the rotational force at a position spaced apart from the rotational force acting position of the positive link in the base axis direction;
The positive link has a main arm that is connected to the base material in a rotationally fixed manner at a rotational force acting position by the positive link, and an auxiliary arm that is connected to the base material so as to freely rotate.
The anti-link has a main arm that is connected to the base material in a rotationally fixed manner at a rotational force acting position by the anti-link, and an auxiliary arm that is rotatably connected to the base material,
The auxiliary arm of the positive link is overlapped with or close to the main arm of the anti-link and is connected to the base material,
The auxiliary arm of the anti-link overlaps or approaches the main arm of the positive link in the axial direction of the base material and is connected to the base material.
The main arm and auxiliary arm of the positive link are interlocked with the rotation by being connected at a predetermined position different from the base material connection position on the arm,
The torsional damper characterized in that the main arm and the auxiliary arm of the anti-link are interlocked with the rotation by being connected at a predetermined position different from the base material connecting position on the arm.
ねじり変形が可能である筒状又は棒状の基材と、これに連結される正リンクと反リンクとを備え、
前記正リンク及び反リンクは、夫々、一の主アームと一の補助アームの二つのアームから構成され、
同一リンクを構成する二つのアーム同士は、アーム上の所定位置で連結されることを特徴とするねじりダンパー。 The torsional damper according to claim 1,
A cylindrical or rod-like base material capable of torsional deformation, and a positive link and an anti-link connected thereto,
The positive link and the anti-link are each composed of two arms, one main arm and one auxiliary arm,
The torsion damper characterized by two arms which comprise the same link being connected in the predetermined position on an arm.
基材は、ねじり変形が可能である筒状又は棒状の分割基材がその軸方向に二以上並べられたものであって、これら分割基材同士が基材軸芯を略回転軸とする回転が自由となるように接合されたものであり、
夫々の前記分割基材には、一の正リンクの主アームと、一の反リンクの主アームが連結され、
前記分割基材の接合部を挟んで隣接する二つのアームは、一方が正リンクの主アームで、他方が反リンクの主アームであり、
前記基材に連結された主アームのうち両端の主アームが連結される位置では、一端で正リンクの主アームと反リンクの補助アームが基材に連結され、他端で反リンクの主アームと正リンクの補助アームが基材に連結され、
同一リンクを構成する二つのアーム同士は、アーム上の所定位置で連結されることを特徴とするねじりダンパー。 The torsional damper according to claim 1,
The base material is a cylindrical or rod-shaped split base material that can be torsionally deformed, and two or more split base materials are arranged in the axial direction. Is joined to be free,
A main arm of one positive link and a main arm of one anti-link are connected to each of the divided substrates,
Two arms adjacent to each other across the joint portion of the divided base, one is the main arm of the positive link, the other is the main arm of the anti-link,
At the position where the main arms at both ends of the main arm connected to the base material are connected, the main arm of the positive link and the auxiliary arm of the anti-link are connected to the base material at one end and the main arm of the anti-link at the other end. And the positive link auxiliary arm is connected to the base material,
The torsion damper characterized by two arms which comprise the same link being connected in the predetermined position on an arm.
ねじり変形が可能である筒状又は棒状の基材を二以上備え、
夫々の基材には、一又は二以上の正リンクと、一又は二以上の反リンクが連結されて、基材と基材の間が正リンク又は反リンクによって連結され、
同一リンクを構成する二以上のアーム同士は、アーム上の所定位置で二つの基材又は、一の基材と一のアーム連動軸によって連結されることによって、これらのアームが回転に対して連動することを特徴とするねじりダンパー。 The torsional damper according to any one of claims 1 to 3,
Two or more cylindrical or rod-like base materials capable of torsional deformation are provided,
To each base material, one or two or more positive links and one or two or more anti-links are connected, and the base material and the base material are connected by a positive link or anti-link,
Two or more arms composing the same link are linked to each other by rotating two bases or one base and one arm interlocking shaft at a predetermined position on the arm. A torsional damper characterized by
ねじり変形が可能である筒状又は棒状の基材が、炭素鋼鋼管又は低降伏点鋼鋼管であることを特徴とするねじりダンパー。 The torsional damper according to any one of claims 1 to 4,
A torsion damper characterized in that the cylindrical or rod-like base material capable of torsional deformation is a carbon steel pipe or a low yield point steel pipe.
構造物と取り付け可能な固定部材が、アーム連動軸、基材、主アーム、補助アームのうち一又は二以上に取り付けられたことを特徴とするねじりダンパー。 The torsional damper according to any one of claims 1 to 5,
A torsion damper characterized in that a fixing member that can be attached to a structure is attached to one or more of an arm interlocking shaft, a base material, a main arm, and an auxiliary arm.
前記相対する構造物の間に前記ねじりダンパーが取り付けられたことを特徴とするねじりダンパー連結構造。 The torsional damper according to any one of claims 1 to 6, wherein the torsional damper is connected to one opposing structure so as to be freely rotatable, and the other structure and the torsional damper are connected to be freely rotatable or rotationally fixed.
A torsion damper coupling structure, wherein the torsion damper is attached between the opposing structures.
請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のねじりダンパーが二以上、前記相対する構造物の間に取り付けられたことを特徴とするねじりダンパー連結構造。 The torsional damper coupling structure according to claim 7,
A torsional damper coupling structure, wherein two or more torsional dampers according to any one of claims 1 to 6 are attached between the opposing structures.
相対する構造物が、橋梁の上部構造物、下部構造物であり、
ねじりダンパーの基材軸方向が、橋軸直角方向であって略水平方向、橋軸方向であって略水平方向、又は略鉛直方向となるように、
前記ねじりダンパーが、橋梁の上部構造物と下部構造物との間、又は橋梁の上部構造物と上部構造物との間に取り付けられたことを特徴とするねじりダンパー連結構造。 In the torsional damper connecting structure according to claim 7 or 8,
The opposing structures are the superstructure and substructure of the bridge,
The base axis direction of the torsional damper is the direction perpendicular to the bridge axis and substantially horizontal, the bridge axis direction is substantially horizontal, or substantially vertical,
A torsion damper connecting structure, wherein the torsion damper is attached between an upper structure and a lower structure of a bridge or between an upper structure and an upper structure of a bridge.
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