JP2014520980A - 地震絶縁システム - Google Patents
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Abstract
Description
直方向に配設されたいくつかの減衰器と、平常使用中に垂直方向ばねを固定するためのラッチ、との中のいくつかまたは全ての組合せを備えるものであった。
示している。
ボール・イン・コーン軸受であるか、または種々の断面形状を備える軸受表面を備える。システムがペイロードを支持するようになされる具体的な方法は、複数の変更の中のいずれかを受け、かかる変更の全てが、本発明の範囲内に包含される。
、e)かかる各空洞部の中に配置される少なくとも1つの剛性玉であって、該玉は動作中に下向き軸受半部と上向き軸受半部との間に隙間を維持するのに十分な強度を有するように構成されている、前記少なくとも1つの剛性玉とを備え、地震震動の際には、各地震軸受半部が対応する対向するフットプレートに対して移動することにより、前記地震震動の十分な力から前記ペイロードを緩衝する。
力により引き起こされる変位エネルギーを吸収および保存することにより、かかる変位による損傷から支持されるペイロードを緩衝する、軸受の能力に関連して説明することができる。かかる剛性玉は、それ自体が軸受(玉軸受などの)と呼ばれてもよく、または、剛性玉および支持凹状軸受表面の組合せが、一体的に軸受と呼ばれてもよいことが理解されよう。本説明においては、一般的に、「軸受」という語は、アセンブリ全体を指して用いられることとなるが、いくつかの場合では、文脈が、「玉軸受」、「転がり軸受」、または「球面軸受」などの用語を使用することなどによって、剛性玉自体が軸受と呼ばれることを明示する場合もある。
凹状軸受表面および上向き凹状軸受表面により画成された空洞部内において剛性玉が転動することにより、上方軸受半部に対して移動することが可能となる。したがって、ペイロードの慣性により、本システムによって支持されるペイロードは、外部振動から絶縁される。
特に有用な一実施形態においては、本システムにおいて、各フットプレートは、水平フローリングパネルの上部表面が基礎と実質的に同一高さにおよび基礎に対して平行に位置するように、基礎の中の凹部に対し固定される。この凹部は、絶縁システムと基礎との間に隙間または空部を備えるようになされることにより、基礎の地震振動に応答して必要となる水平支持パネル、ペイロード、第1のフレーム、および下向き凹状軸受半部の移動を可能にし、それに対応する。さらに、ペイロードが、電気接続、コンピュータ接続、ガス連結、または他の連結を必要とする設備を含む場合には、かかる連結をもたらす可撓性のライン、ホース、および/または導管が、隙間の基礎側にまたは天井からこの設備まで、設けられてもよい。可撓性の連結により、地震震動時およびこの連結のメンテナンス時に動かすことが可能となる。
本発明の絶縁システムの特定の実施形態においては、別個の上方軸受半部および下方フットプレートの中に備えられる凹状軸受表面が、ナットおよびボルトの使用、溶接、または任意の他の十分に頑丈な固定方法によってなど、地震事象の応力に耐えるのに適した任意の効果的な方法を利用して、軸受半部およびフットプレートに対して固定される。軸受半部自体およびフットプレート自体は、地震事象において直面することが予想される座屈、ねじれ、および同様の応力に抵抗する硬度を有する、鋼、金属合金、または十分な剛性および強度のポリマーなどの剛性材料からなる。好ましくは、軸受半部およびフットプレートは、1.27〜1.91cm(1/2〜3/4インチ)鋼から作製される。
てさらに接合される水平支持パネルを形成する、複数のより小さなパネルの複合体を備えてもよい。
絶縁軸受空洞部において使用されることとなる剛性玉は、好ましくは、剛性の被覆されない硬化鋼玉軸受であるが、ゴムまたはエラストマーで被覆された玉および合成玉等々が、例えば好ましさがより低い実施形態においてある程度の減衰をもたらすためなどに、限定的に使用されてもよい。さらに、被覆されない低摩擦玉の組合せが、複数の被覆された摩擦のより高い剛性玉との組合せにおいて使用されてもよい。この後者のタイプの被覆された摩擦のより高い剛性玉は、摩擦によるエネルギーを吸収する減衰体として機能し、被覆された玉および剛性玉の混合は、具体的なペイロードの質量および状況に合わせて調整される。玉は、大きな変形をまたはいかなる変形も伴わずに少なくとも約453.59237kg(約1000ポンド)の重量を支持することが可能な、ステンレス鋼か、または任意の硬質金属、金属合金、もしくは(減衰玉の場合には)硬化ポリマー材料を含んでもよい。
イプ(ball−and−cone type)の転がり玉軸受を参照として以下において説明される。このボール・イン・コーン軸受は、転がり剛性玉絶縁軸受内での遊びにおける幾何学的形状と物理的原理との関係を初めに(および非限定的に)説明するものとして使用され得る。玉は、上向き/下向き凹状軸受表面と下向き/上向き凹状軸受表面との間で静止し、いくつかの例においては、一方または両方のかかる軸受表面の中央頂部または中央低部において静止し得る。横方向の力が付加された時には、これらの低部からのボールの変位に対して幾分かの初期抵抗が望まれる場合がある。この抵抗は、付加される横方向の力が小さすぎる場合には、2つの軸受表面の相互に対する大きな変位を防止するのに十分なものとなり得る。したがって、球形状の中央頂部が存在する場合には、これが、玉を中央頂部内に留まらせる初期復元力をもたらす。この復元力は、横方向の力が付加される方向にかかわらず同一となる。
6%まで、または最大で約71%まで、または最大で約75%まで、または最大で約80%まで、または最大で約83%まで、または最大で約86%まで、または最大で約88%まで、または最大で約90%まで、またはそれ以上となり得る。
過する)は、約3.3cm(約1.3インチ)〜約20.3cm(約8インチ)の幅を有する。この環状領域の大部分(約4.13cm(約1.625インチ)〜16.5cm(約6.5インチ))は、平坦状の傾斜表面であり、隆起リップは、約3.3cm(約1.3インチ)〜20.3cm(8インチ)の環状領域の中の約0.953cm(約0.375インチ)〜約3.81cm(約1.5インチ)を占める。
の平坦状プレート領域113を示す。一実施形態においては、フットプレートは、床、基礎、またはベースの中の凹部内に嵌められてもよく、次いで、床もしくは基礎に対して固定されるか、またはボルト、セメント、等々を用いて、床または基礎に対して直接的に固定される。代替的には、フットプレートは、基礎またはパッドの中に直接的に埋設されてもよい。また、フットプレート111の下方/第2の上向き凹状軸受表面117の全体の中に、剛性玉115が位置するのが示される。この実施形態においては、リップ105の代わりに、円形リム119が、複合凹状軸受表面のエッジを垂直方向に越えて延在することにより、地震事象の際に軸受内に玉を維持するのを支援する。
したがって、まとめると、図6および図7は、共に、本発明による絶縁システム131の一実施形態を図示し、このシステム131は、
a)上部表面135および下部表面137(ここには図示しないが、図9に図示する)を有する水平支持パネル133であって、上部表面135の上に適切な重量のペイロードを支持するように構成された、水平支持パネル133と、
b)支持パネル133を支持するようになされた剛性の第1のフレーム123であって、第1のフレーム123は支持パネルの下部表面137に対して接合される、第1のフレーム123と、
c)第1のフレーム123の底部側に対してそれぞれ直接的に連結され、下向き凹状軸受表面117’をそれぞれ備える、複数の絶縁軸受半部121と、
d)複数の地震絶縁フットプレート111であって、各フットプレートは上向き凹状軸受表面117を備え、フットプレートの各々はフローリング、スラブ、または基礎139に対して直接的にそれぞれ接合され、この例においては、フットプレート111のそれぞれの上向き凹状軸受表面117は、このフットプレートに実質的に直接的に対向する側に配設された対応する地震軸受半部121の下向き凹状軸受表面117’の鏡像であり、これに対向し、それにより、上向き凹状軸受表面117と下向き凹状軸受表面117’との間に空洞部を画成する、複数の地震絶縁フットプレート111と、
e)かかる空洞部の各々の中に配置され、組み合わされることによりペイロードを支持するのに十分な強度となるように構成された、複数の剛性玉115であって、地震の振動によりフットプレート111が移動される場合に、ペイロード、支持パネル133、第1のフレーム123、および軸受半部121の慣性により、それらの間の空洞部内の剛性玉115が、対応する上向き凹状軸受表面117から上方へと転がることによって、地震の振動の十分な力からペイロードの衝撃が和らげられる、複数の剛性玉115と
を備える。
び軸受表面117’に対して実質的に直交して、および軸受半部121の底部から延在する、円形リム119’を有し、また全く同様に、フットプレート111は、軸受表面117のエッジに沿ったフットプレートの底部から鉛直方向に、およびこのフットプレートに対して実質的に直交して延在する、円形リム119を有することが、分かる。
本発明のさらに別の実施形態においては、本発明の地震絶縁システムは、好ましくは構造物の外部上のセメント製もしくはコンクリート製のパッドまたはスラブの上に配置するようになされ、構成される。いくつかの例においては、コンピュータサーバおよび/または他のペイロードは、主要建造物の外部に配置されるとともにかかるペイロードを収容するために特に作製または獲得された耐水性の小屋内に収容されることが望ましい。かかる外部配置により、ペイロード(およびいくつかの例においては、それらを収容するための構造物または「離れ」)を、トラックによって輸送することが可能となり、特許請求される地震絶縁システムにより支持されることとなる場所へと容易に移動させることが可能となるため、ペイロードのより容易な追加および変更が可能となる。さらに、パッドの列、すなわち「パッドファーム」が、所望に応じてコンピュータ、危険な化学薬品、および化学廃棄物等のための新たな保管スペースを加えるために、容易に作製され得る。
Claims (26)
- ペイロードを支持するための地震絶縁システムであって、
a)上部表面および下部表面を有し、上部表面の上に配置されるペイロードを支持するように構成された、水平配向支持パネルと、
b)フローリングパネルに対して接合され、フローリングパネルおよび前記ペイロードを支持するように構成された、剛性フレームと、
c)第1のフレームの底部側に接合される複数の下向き絶縁軸受半部であって、該下向き絶縁軸受半部の各々は下向き凹状軸受表面を備えている、前記複数の下向き絶縁軸受半部と、
d)複数の地震絶縁フットプレートであって、該フットプレートの各々は凹状上向き軸受表面を備える上向き軸受半部を備えており、前記フットプレートの各々は基礎に対して固定的に接合され、前記フットプレートの各々の上向き凹状軸受表面は、対応する下向き軸受半部の第2の下向き凹状軸受表面に対向し、該第2の下向き凹状軸受表面との間に空洞部を画成する、前記複数の地震絶縁フットプレートと、
e)かかる各空洞部の中に配置される少なくとも1つの剛性玉であって、該玉は動作中に下向き軸受半部と上向き軸受半部との間に隙間を維持するのに十分な強度を有するように構成されている、前記少なくとも1つの剛性玉と、を備え、
地震震動の際には、各地震軸受半部が対応する対向するフットプレートに対して移動することにより、前記地震震動の十分な力から前記ペイロードを緩衝する、地震絶縁システム。 - 前記水平支持パネルは、単一のパネルシートからなる、請求項1に記載の絶縁システム。
- 前記水平支持パネルは、複数のパネルシートからなる、請求項1に記載の絶縁システム。
- 前記フレームは剛性細長部材の網状体からなり、前記複数の絶縁軸受半部の各々は前記フレームの底部側に接合される、請求項1に記載の絶縁システム。
- 前記フレームは、前記支持パネルにボルト固定される、請求項1に記載の絶縁システム。
- 各軸受における前記対向する上向き凹状軸受表面および下向き凹状軸受表面のうちの少なくとも一方が、それらにより形成された対応する空洞部から前記剛性玉が移動するのを防止するように構成された外側リムを備える、請求項1に記載の絶縁システム。
- 各軸受の前記軸受表面は、静止位置において相互に接触しない、請求項6に記載の絶縁システム。
- 少なくとも1対の対向する上向き凹状軸受表面および下向き凹状軸受表面の各々は、少なくとも部分的に円錐状の形状を有する、請求項1に記載の絶縁システム。
- 少なくとも1対の対向する上向き凹状軸受表面および下向き凹状軸受表面の各々は、部分的に球状であり部分的に凹状の形状を有する、請求項1に記載の絶縁システム。
- 少なくとも1対の対向する上向き凹状軸受表面および下向き凹状軸受表面の各々は、円錐形状および球形状の組合せからなる形状を有する、請求項1に記載の絶縁システム。
- 前記対向する上向き凹状軸受表面および下向き凹状軸受表面の各々の直径が、約20.3cm(約8インチ)〜約91.4cm(約36インチ)の間である、請求項1に記載の絶縁システム。
- 基礎に対して接合されるとともに剛性細長部材の網状体からなる剛性の第2のフレームをさらに備え、該第2のフレームは、上向き凹状軸受表面を備える前記複数のフットプレートの各々に対して接合される、請求項1に記載の絶縁システム。
- 前記フットプレートの各々は、床または基礎の中の凹部内に位置しており、前記床または前記基礎に対して固定される、請求項1に記載の絶縁システム。
- 前記絶縁システムの前記支持プレートは周囲の基礎と実質的に同一の高さに位置し、前記凹部は、前記絶縁システムと前記周囲の基礎との間に、該基礎の地震震動に応答して必要となる前記水平支持パネル、前記ペイロード、前記第1のフレーム、および前記下向き軸受半部の移動に対応するのに十分な大きさの隙間を画成する、請求項13に記載の絶縁システム。
- 振動からペイロードを絶縁するための方法であって、該方法は、
地震絶縁システムの上にペイロードを支持することを備え、
前記地震絶縁システムは、
a)上部表面および下部表面を有し、前記ペイロードを支持するように構成された、水平支持パネルと、
b)前記ペイロードおよび前記支持パネルを支持するように構成され、該支持パネルに対して接合される、剛性フレームと、
c)複数の絶縁軸受半部であって、各軸受半部は前記フレームに対して接合されるとともに下向き凹状軸受表面を備える、前記複数の絶縁軸受半部と、
d)複数の絶縁フットプレートであって、該絶縁フットプレートの各々は上向き凹状軸受表面を備えるとともに基礎に対して接合され、前記フットプレートの各々の上向き凹状軸受表面は、対応する地震軸受半部の下向き凹状軸受表面に対向し、該下向き凹状軸受表面との間に空洞部を画成する、前記複数の絶縁フットプレートと、
e)かかる各空洞部の中に配置される前記ペイロードを支持するのに十分な硬さを有する剛性玉と
を備え、
地震振動の際には、各地震軸受半部が対応する対向するフットプレートに対して移動することにより、前記地震振動の十分な力から前記ペイロードを緩衝する方法。 - 地震絶縁システムにおいて、
a)産業ペイロードを支持するように構成された支持パネルと、
b)前記支持パネルに対して接合された前記産業ペイロードを支持するのに十分な強度を有するフレームであって、該フレームは金属または金属合金を含む連結された細長構造部材からなる、前記フレームと、
c)前記フレームに対して接合され、下向き凹状軸受表面を有する、複数の下向き絶縁軸受半部と、
d)基礎に対して接合された上向き凹状軸受表面を有するとともに複数の空洞部を画成すべく対応する下向き凹状軸受表面と対向する、複数の上向き絶縁軸受半部と、
e)各空洞部内に収容されて、前記上向き軸受半部から前記下向き軸受半部を分離させ、前記ペイロードの重量の少なくとも一部を支持する、少なくとも1つの剛性玉と
を備え、
各空洞部を画成する前記上向き凹状軸受表面および対向する対応する下向き凹状軸受表面の少なくとも一方が、全体的にもしくは部分的に円錐形の、球形の、または放物形の断面形状を有しており、
前記支持パネルは周囲の床または基礎と実質的に同一の高さに位置するとともに、前記支持パネルと前記周囲の床または基礎との間に隙間を画成する凹部によって囲まれ、地震
震動の際に前記床または基礎に対する前記支持パネルの移動を許容する、地震絶縁システム。 - 前記細長構造部材は金属桁からなる、請求項16に記載の絶縁システム。
- 前記支持パネルは異なる材料の層からなる、請求項16に記載の絶縁システム。
- 対向する下向き凹状軸受表面および上向き凹状軸受表面の各対の断面形状が同一である、請求項16に記載の絶縁システム。
- 対向する下向き凹状軸受表面および上向き凹状軸受表面の少なくとも一方の断面形状が、部分的に円錐状の、球状の、または放物状の断面形状からなる群より選択される第1の形状と、少なくとも1つの付加的な第2の形状とからなる、請求項16に記載の絶縁システム。
- 対向する下向き凹状軸受表面および上向き凹状軸受表面の各対の断面形状が同一である、請求項20に記載の絶縁システム。
- 対向する下向き凹状軸受表面および上向き凹状軸受表面の少なくとも一方の断面形状が、直線断面形状からなる群より選択される第1の形状と、曲線状の付加的な第2の形状とからなる、請求項20に記載の絶縁システム。
- 前記対向する下向き凹状軸受表面および上向き凹状軸受表面は、約20.3cm(約8インチ)〜約91.4cm(約36インチ)の間の直径を有する、請求項16に記載の絶縁システム。
- 前記対向する下向き凹状軸受表面および上向き凹状軸受表面は、約20.3cm(約8インチ)〜約91.4cm(約36インチ)の間の直径を有する、請求項22に記載の絶縁システム。
- 対向する下向き凹状軸受表面および上向き凹状軸受表面の各対の断面形状が、浅い中央へこみ部と、浅い曲線部分と、直線断面形状からなる群より選択される第1の形状および曲線状の付加的な第2の形状を備える周部とを備える、請求項22に記載の絶縁システム。
- 地震絶縁システムであって、該システムは、ペイロードを収容するように構成されたハウジングであって、該ハウジングは上部表面および下部表面を備える下部フレームまたは下部プレートを有する、前記ハウジングと、前記ハウジングの前記下部フレームまたは前記下部プレートに対して接合された凹状下向き軸受表面を備え、前記下部フレームまたは前記下部プレートの下部表面の下方に突出する、複数の軸受半部と、対応する凹状下向き軸受表面に直接的に対向するように配向される凹状上向き軸受表面を備えるとともに対向する凹部間に複数の空洞部を画成する、複数のフットプレートと、各空洞部において凹状上向き軸受表面の上に静止しているとともに凹状下向き軸受表面を支持する少なくとも1つの剛性玉とを備え、前記フットプレートは、前記地震絶縁システム、前記ハウジング、および前記ペイロードを支持するように構成されたパッドに対して接合される、地震絶縁システム。
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