JP2015206439A - Tilt suppression device for gas holder piston - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスホルダーピストンの傾斜抑制装置に関する。 The present invention relates to a tilt suppression device for a gas holder piston.
従来、製鉄所に設けられているガスホルダーでは、震度6の耐震設計レベルを基準として設計されているものが多い。そのため、その震度6を超える大規模地震時の対策として、耐震補強、免震補強、および制振補強などの補強対応が行われている。
耐震補強としては、ホルダー本体および屋根部の外周部に鉄骨を溶接することで剛性を高める補強が一般的となっている。また、免震補強の場合には、構造物(ガスホルダー)の基礎の地下部分を掘削し、その地下空間に積層ゴムなどの免震装置を組み込むことが行われる(例えば、特許文献1参照)。さらに、制振補強の場合には、ガスホルダーに対して架構、基礎、杭等を新設し、これらを使用して、制振ダンパーを組み込むことが行われている(例えば、特許文献2参照)。
Conventionally, many gas holders provided in steelworks are designed on the basis of a seismic design level of seismic intensity 6. Therefore, reinforcement measures such as seismic reinforcement, seismic isolation reinforcement, and vibration suppression reinforcement are being taken as countermeasures for large-scale earthquakes exceeding seismic intensity 6.
As the seismic reinforcement, reinforcement that increases the rigidity by welding a steel frame to the outer periphery of the holder main body and the roof is common. In the case of seismic isolation reinforcement, an underground part of the foundation of a structure (gas holder) is excavated and a base isolation device such as laminated rubber is incorporated in the underground space (for example, see Patent Document 1). . Furthermore, in the case of vibration suppression reinforcement, a frame, a foundation, a pile, and the like are newly installed on the gas holder, and a vibration damper is incorporated using these (for example, see Patent Document 2). .
また、他の耐震補強として、例えば特許文献3に記載のようにガスホルダーのピストン自体の傾斜を制御する装置を設ける方法が知られている。特許文献3には、制御ピストン上に設置される3以上の液体室と、液体室を相互に連結して液体を流通させる伝通管と、ピストンの傾斜を制御する傾斜センサーと、傾斜センサーからの信号に基づいて液体室の内部圧力を調整して液体室の液体量を調整する圧力調整手段と、を有し、液体を移動させることで発生した傾斜を元に戻す構成のピストン傾斜制御装置について記載されている。 As another seismic reinforcement, for example, a method of providing a device for controlling the inclination of the piston of the gas holder as described in Patent Document 3 is known. Patent Document 3 includes three or more liquid chambers installed on a control piston, a communication pipe that connects the liquid chambers to each other and circulates the liquid, an inclination sensor that controls the inclination of the piston, and an inclination sensor. And a pressure adjusting means for adjusting the amount of liquid in the liquid chamber by adjusting the internal pressure of the liquid chamber based on the signal of the piston, and a piston tilt control device configured to restore the tilt generated by moving the liquid Is described.
しかしながら、従来のガスホルダーの補強構造では、以下のような問題があった。
すなわち、ホルダー本体を鉄骨で補強する耐震補強の場合や制振ダンパーを設ける制振補強の場合には、溶接作業が必要であるので、その溶接作業期間中のガスホルダーの運転を停止する必要がある。さらに、溶接歪で垂直精度許容値(1/1万)を超えてしまうおそれがあり、ガスホルダーの運転が停止することがあった。
また、免震補強の場合においても、地下掘削時および免震装置の設置時にはガスホルダーの運転を長期間停止する必要があり、その点で改善の余地があった。
However, the conventional gas holder reinforcement structure has the following problems.
In other words, in the case of seismic reinforcement in which the holder body is reinforced with steel frames, or in the case of vibration suppression reinforcement with a vibration damper, welding work is required, so it is necessary to stop the operation of the gas holder during the welding work period. is there. Furthermore, there is a possibility that the vertical accuracy tolerance (1 / 10,000) may be exceeded due to welding distortion, and the operation of the gas holder may be stopped.
Also, in the case of seismic isolation, it was necessary to stop the operation of the gas holder for a long time during underground excavation and installation of the seismic isolation device, and there was room for improvement in that respect.
さらに、特許文献3に示すピストン傾斜制御装置では、通常操業時のピストンの傾斜を低減するものであって、傾斜センサーでピストンの傾斜を検知し、圧力調整手段によって液体室内の液体を移動させるため、その制御に時間を要する。つまり、地震時のように時々刻々と変動する傾斜動に対する追従性が低く、十分な傾斜制御ができないという問題があった。そのため、ピストンのホルダー本体に対する衝突力が大きくなり、ピストンのシール部を破壊するおそれがあった。 Furthermore, in the piston tilt control device shown in Patent Document 3, the tilt of the piston during normal operation is reduced, and the tilt of the piston is detected by the tilt sensor, and the liquid in the liquid chamber is moved by the pressure adjusting means. The control takes time. In other words, there is a problem in that the followability with respect to the tilt motion that changes every moment as in an earthquake is low, and sufficient tilt control cannot be performed. For this reason, the collision force of the piston against the holder main body is increased, and there is a risk of destroying the seal portion of the piston.
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ホルダー本体に対する溶接作業を行うことなく設置することができ、大地震時におけるピストンのホルダー本体への衝突や傾斜を抑制することができるガスホルダーピストンの傾斜抑制装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and can be installed without performing welding work on the holder main body, and can suppress collision and inclination of the piston to the holder main body during a large earthquake. An object of the present invention is to provide a tilt suppression device for a gas holder piston.
上記目的を達成するため、本発明に係るガスホルダーピストンの傾斜抑制装置では、ガスホルダーのピストンの傾斜を抑制するための傾斜抑制装置であって、前記ピストンの外周上面に立設されるとともに、該ピストンの円周方向に沿って複数設けられたガイドフレームと、該ガイドフレームの上端及び下端のそれぞれに配置されるとともに、前記ガスホルダーのホルダー本体の側壁内面に接触した状態で上下方向に転動可能に設けられた接触ガイドローラと、前記ピストンの下側で、且つ前記ピストンの重心位置よりも下方に配置され、前記側壁内面から離間した状態で上下方向に転動可能に設けられた非接触ガイドローラと、を備えていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the tilt suppression device for a gas holder piston according to the present invention is a tilt suppression device for suppressing the tilt of the piston of the gas holder, and is erected on the outer peripheral upper surface of the piston. A plurality of guide frames are provided along the circumferential direction of the piston, and the guide frames are arranged on each of the upper and lower ends of the guide frame and rolled up and down in contact with the inner wall of the holder body of the gas holder. A contact guide roller that is movably provided, and a non-contact roller that is disposed below the piston and below the center of gravity of the piston and is capable of rolling up and down in a state of being separated from the inner surface of the side wall. And a contact guide roller.
本発明では、ピストン上のガイドフレームに側壁内面に接触する接触ガイドローラが円周方向に沿って複数設けられているので、通常操業時には、ピストンの水平方向への移動が規制され、ピストンと側壁との間隔が一定に維持される。
地震時には、地震力が地盤からホルダー本体の側壁に伝達され、その側壁よりピストンに傾斜動が伝達され、ピストンが平面視でピストン傾斜中心回りに回転して傾斜する。このとき非接触ガイドローラがピストンの下側で、且つピストンの重心位置よりも下方に配置されているので、ピストンが傾いた状態における下側部分でガイドフレームの上端に設けられる接触ガイドローラ(上部接触ガイドローラ)が側壁に衝突するとともに、対角(傾いたピストンの上側部分)に位置する非接触ガイドローラがその対角側の側壁に向けて近接して当接する。つまり、ピストンには、非接触ガイドローラが当接する位置で、ピストンに作用する傾斜力に対する反力が生じる。そのため、ピストンの傾斜動(傾斜応答)を低減することができ、前記上部接触ガイドローラの過度な衝突を抑え、その衝突力を抑えることができる。
In the present invention, since a plurality of contact guide rollers that contact the inner surface of the side wall are provided on the guide frame on the piston along the circumferential direction, the movement of the piston in the horizontal direction is restricted during normal operation, and the piston and the side wall And the distance between them is kept constant.
In the event of an earthquake, the seismic force is transmitted from the ground to the side wall of the holder body, the tilting motion is transmitted from the side wall to the piston, and the piston rotates and tilts around the piston tilt center in plan view. At this time, since the non-contact guide roller is disposed below the piston and below the center of gravity of the piston, the contact guide roller (upper portion) provided at the upper end of the guide frame at the lower portion when the piston is tilted. The contact guide roller) collides with the side wall, and the non-contact guide roller located at the diagonal (upper portion of the tilted piston) comes into close contact with the diagonal side wall. That is, a reaction force against the tilting force acting on the piston is generated at the position where the non-contact guide roller contacts the piston. Therefore, the tilting motion (inclination response) of the piston can be reduced, excessive collision of the upper contact guide roller can be suppressed, and the collision force can be suppressed.
このように本発明による傾斜抑制装置では、震度6を超えるような大規模地震が発生した場合でも、ガスホルダー内部のピストンの傾斜応答を抑えることができるので、ピストンのホルダー本体への衝突により、ホルダー本体の鉄骨が破断し、柱脚部の圧縮が過大となって基柱が座屈し、さらにはガスホルダーを支持する杭の杭頭部が塑性化するとともに、ピストンの慣性力位置と衝突反力位置がずれてピストンがガスホルダー内部で傾斜し、ホルダー本体とピストンとの間で油シール切れが生じ、その部分からガスが漏れ出し、ピストンが落下するといった従来の問題を無くすことができる。 Thus, in the tilt suppression device according to the present invention, even when a large-scale earthquake exceeding seismic intensity 6 occurs, the tilt response of the piston inside the gas holder can be suppressed, so by the collision of the piston with the holder body, The steel frame of the holder body breaks, the compression of the column base becomes excessive, the base column buckles, the pile head of the pile that supports the gas holder plasticizes, and the inertial force position of the piston and the collision reaction The force position shifts, the piston is inclined inside the gas holder, the oil seal is cut between the holder main body and the piston, the gas leaks from that portion, and the conventional problem that the piston falls can be eliminated.
また、本発明によれば、ピストンに対して非接触ガイドローラを設けるといった簡単な構造となるので、工期を短縮することができる。とくに、既設のガスホルダーを補強する目的で非接触ガイドローラを設ける場合には、ガスホルダーの停止期間を短くすることが可能となり、操業の影響を最小に抑えることができる。 Further, according to the present invention, since the non-contact guide roller is provided for the piston, the construction period can be shortened. In particular, when a non-contact guide roller is provided for the purpose of reinforcing an existing gas holder, the stop period of the gas holder can be shortened, and the influence of operation can be minimized.
さらに、非接触ガイドローラ等の傾斜抑制装置をピストンに対して取り付けるので、ホルダー本体に対して直接溶接を行わない補強となり、ホルダー本体に溶接歪が生じるのを防ぐことができ、垂直精度の許容値を確保することができる。
さらにまた、本発明の傾斜抑制装置は、機械的に傾斜を低減する機構であり、ガスホルダー内の気中に電気配線を設けることが不要となる利点がある。
In addition, since a tilt restraining device such as a non-contact guide roller is attached to the piston, it is a reinforcement that does not weld directly to the holder body, preventing welding distortion from occurring in the holder body, and allowing for vertical accuracy tolerance. The value can be secured.
Furthermore, the tilt suppressing device of the present invention is a mechanism that mechanically reduces the tilt, and has an advantage that it is not necessary to provide an electrical wiring in the air in the gas holder.
また、本発明に係るガスホルダーピストンの傾斜抑制装置では、前記非接触ガイドローラは、前記ピストンに対して制振装置を介して設けられていることが好ましい。 Moreover, in the inclination suppression apparatus of the gas holder piston which concerns on this invention, it is preferable that the said non-contact guide roller is provided via the damping device with respect to the said piston.
この場合、非接触ガイドローラと側壁との当接時に制振装置による減衰作用が働くので、ピストンの傾斜応答をより効果的に低減することができ、ピストンがホルダー本体に当接する際の反力を小さくすることができる。 In this case, since the damping action by the vibration control device works when the non-contact guide roller and the side wall are in contact, the tilt response of the piston can be reduced more effectively, and the reaction force when the piston contacts the holder body Can be reduced.
本発明のガスホルダーピストンの傾斜抑制装置によれば、ホルダー本体に対する溶接作業を行うことなく設置することができ、大地震時におけるピストンのホルダー本体への衝突や傾斜を抑制することができる。 According to the tilt suppression device for a gas holder piston of the present invention, it can be installed without performing a welding operation on the holder body, and the collision and tilt of the piston with the holder body during a large earthquake can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態によるガスホルダーピストンの傾斜抑制装置について、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an inclination suppression device for a gas holder piston according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、本実施の形態によるガスホルダー1は、所定地域に設けられている既存のガスホルダー1に対して、設定震度(ここでは震度7を想定する)に応じた耐震補強をピストン15に施し、そのピストン15の傾斜動(応答)を低減させるように補強するものである。 As shown in FIG. 1, the gas holder 1 according to the present embodiment provides seismic reinforcement in accordance with a set seismic intensity (assuming a seismic intensity of 7 here) with respect to an existing gas holder 1 provided in a predetermined area. It is applied to the piston 15 and reinforced so as to reduce the tilting movement (response) of the piston 15.
図1および図2に示すように、ガスホルダー1は、底盤11と、底盤11上に円周方向Eに沿って間隔をあけて配置された基柱12と、円周方向Eに沿って延在する横梁13と、基柱12と横梁13とによって囲まれる空間を塞ぐ側壁14と、側壁内面に沿って上下方向Yに摺動可能に設けられたピストン15と、基柱12の上端12aに設けられた屋根部材16と、を備えている。ここで、ガスホルダー1において、ピストン15を除いた底盤11、基柱12、横梁13、側壁14、および屋根部材16を以下、ホルダー本体10と称して説明する。 As shown in FIGS. 1 and 2, the gas holder 1 includes a bottom plate 11, base pillars 12 arranged on the bottom plate 11 at intervals along the circumferential direction E, and the circumferential direction E. The lateral beam 13, the side wall 14 that closes the space surrounded by the base column 12 and the horizontal beam 13, the piston 15 that is slidable in the vertical direction Y along the inner surface of the side wall, and the upper end 12 a of the base column 12. And a provided roof member 16. Here, in the gas holder 1, the bottom plate 11, the base 12, the cross beam 13, the side wall 14, and the roof member 16 excluding the piston 15 will be hereinafter referred to as a holder body 10.
基柱12は、例えばH形鋼からなり、底盤11上に立設されており、所定長さ単位のものが上下方向Yに沿って継ぎ足されている。
屋根部材16は、平面視で中心から半径方向に向けて下方に延びる逆さ椀状をなし、その外周部が基柱12の上端12aに接合されている。
The base column 12 is made of, for example, H-shaped steel, and is erected on the bottom plate 11, and a unit of a predetermined length unit is added along the vertical direction Y.
The roof member 16 has an inverted hook shape extending downward in the radial direction from the center in plan view, and the outer peripheral portion thereof is joined to the upper end 12 a of the base column 12.
ガスホルダー1の内部に設けられるピストン15は、ガスホルダー1内を上下に区画する隔壁であり、その外周部15aが円周方向Eの全周にわたって例えばゴム製のシール材(図示省略)を介して側壁内面に対して液密な状態でシールされている。このシール材の側壁内面との接触面に油が充填され、この油の液膜でシールされている。ピストン15は、平面視で外周から中央に向けて上側に突となる曲面状に形成されている。 The piston 15 provided inside the gas holder 1 is a partition wall that divides the inside of the gas holder 1 up and down, and an outer peripheral portion 15a thereof extends, for example, through a rubber seal material (not shown) over the entire circumference in the circumferential direction E. And sealed in a liquid-tight state against the inner surface of the side wall. The contact surface of the sealing material with the inner surface of the side wall is filled with oil and sealed with a liquid film of this oil. The piston 15 is formed in a curved surface that protrudes upward from the outer periphery toward the center in plan view.
ピストン15の下側の空間は、底盤11、側壁14、及びピストン15によって密封されたガス封入空間R1となっている。このガス封入空間R1内にガスを流入、又は流出させることによって内圧を変化させることによって、ピストン15が側壁内面に沿って上下方向Yに摺動可能に構成されている。例えば、ガス封入空間R1内の圧力により生じる浮上力をピストン15の自重よりも大きくすることで、ピストン15が上昇することになる。つまり、ガス封入空間R1内の圧力を一定に保持することで、ピストン15を所定高さの位置に維持することができる。なお、ピストン15と屋根部材16との間の上部空間R2は、密封されず、開放された空間となっている。
また、ピストン15の外周部下面には、コンクリート製の外周壁15Aが円周方向Eに沿って設けられている。
The space below the piston 15 is a gas filled space R <b> 1 sealed by the bottom plate 11, the side wall 14, and the piston 15. The piston 15 is configured to be slidable in the vertical direction Y along the inner surface of the side wall by changing the internal pressure by flowing gas into or out of the gas sealed space R1. For example, the piston 15 rises by making the levitation force generated by the pressure in the gas filled space R <b> 1 larger than the weight of the piston 15. That is, the piston 15 can be maintained at a predetermined height by keeping the pressure in the gas filled space R1 constant. The upper space R2 between the piston 15 and the roof member 16 is not sealed and is an open space.
A concrete outer peripheral wall 15 </ b> A is provided along the circumferential direction E on the lower surface of the outer peripheral portion of the piston 15.
側壁14は、円周方向E及び上下方向Yに沿って複数に分割された曲率をもった鋼材から形成されている円弧板状体であり、基柱12、12同士の間で溶接により取り付けられている。 The side wall 14 is an arc plate-like body formed of a steel material having a curvature divided into a plurality along the circumferential direction E and the vertical direction Y, and is attached between the base columns 12 and 12 by welding. ing.
図3に示すように、ピストン上面15bには、ピストン15の水平動を制御するための複数の水平動制振装置2、2、…と、ピストン15の傾斜動を抑制するための複数の傾斜抑制装置3、3、…と、が設けられている。 As shown in FIG. 3, the piston upper surface 15 b has a plurality of horizontal motion damping devices 2, 2,... For controlling the horizontal movement of the piston 15 and a plurality of inclinations for suppressing the tilting movement of the piston 15. Suppressors 3, 3,... Are provided.
水平動制振装置2は、ピストン上面15bの外周部において、円周方向Eに90度のピッチで4つが配置され、周知の応答制御可能な減衰部、ばね部、および質量部により構成されたTMD(チューンド・マス・ダンパー)が採用することができ、ピストン15の水平方向の応答(水平動)を低減するための制御装置である。 Four horizontal motion damping devices 2 are arranged at the outer peripheral portion of the piston upper surface 15b at a pitch of 90 degrees in the circumferential direction E, and are configured by a known response-controllable damping portion, spring portion, and mass portion. A TMD (tuned mass damper) can be employed, and is a control device for reducing the horizontal response (horizontal movement) of the piston 15.
図4に示すように、傾斜抑制装置3は、ピストン15のピストン上面15bの外周部に立設されるとともに、円周方向E(図3参照)に沿って間隔をあけて複数設けられたガイドフレーム31と、ガイドフレーム31の上端及び下端のそれぞれに配置されるとともに、ガスホルダー1の側壁内面14aに接触した状態で上下方向Yに転動可能に設けられた接触ガイドローラ32(上部接触ガイドローラ32A、下部接触ガイドローラ32B)と、ピストン15の下端に配置されるとともに、側壁内面14aから離間した状態で上下方向Yに転動可能に設けられた非接触ガイドローラ33と、を備えている。 As shown in FIG. 4, the inclination suppressing device 3 is provided on the outer peripheral portion of the piston upper surface 15 b of the piston 15, and a plurality of guides provided at intervals along the circumferential direction E (see FIG. 3). A contact guide roller 32 (upper contact guide) is provided on each of the upper end and the lower end of the frame 31 and the guide frame 31 so as to be able to roll in the vertical direction Y while being in contact with the side wall inner surface 14a of the gas holder 1. A roller 32A, a lower contact guide roller 32B), and a non-contact guide roller 33 disposed at the lower end of the piston 15 and provided so as to be able to roll in the vertical direction Y while being separated from the side wall inner surface 14a. Yes.
ガイドフレーム31は、ピストン上面15bの外周縁から鉛直方向の上方に向けて延在する支持柱34と、ピストン15の径方向の中心側から支持柱34の上端34aへ向けて延びる斜材35と、を備えている。斜材35は、支持柱34が傾かないように補強している。支持柱34と斜材35は、複数の補強材36によって連結され補強されている。支持柱34は、外周側の側面34cと側壁14との間において、一定の間隔Lを有した状態で配置されている。 The guide frame 31 includes a support column 34 that extends upward in the vertical direction from the outer peripheral edge of the piston upper surface 15b, and an oblique member 35 that extends from the radial center side of the piston 15 toward the upper end 34a of the support column 34. It is equipped with. The diagonal members 35 are reinforced so that the support columns 34 do not tilt. The support column 34 and the diagonal member 35 are connected and reinforced by a plurality of reinforcing members 36. The support pillars 34 are arranged with a certain distance L between the outer side surface 34 c and the side wall 14.
支持柱34には、その上端34aに第1固定台32aを介して設けられる上部接触ガイドローラ32Aと、下端34bに第2固定台32bを介して設けられる下部接触ガイドローラ32Bと、が設けられている。上部接触ガイドローラ32A及び下部接触ガイドローラ32Bはそれぞれ、ピストン15が水平位置(通常操業時)において、上述したように側壁内面14aに対して転動可能に接触しており、通常運転を行うときにおけるピストン15を側壁内面14aに沿って上下に移動させるために設けられている。ここで、通常操業時とは、地震時のようにピストン15に傾斜動が作用していない水平状態が維持されていることをいう。接触ガイドローラ32A、32Bは、鋼材により形成されている。
また、上部接触ガイドローラ32A及び下部接触ガイドローラ32Bの上下方向Yの間隔は、適宜設定することができる。
The support pillar 34 is provided with an upper contact guide roller 32A provided at the upper end 34a via the first fixed base 32a, and a lower contact guide roller 32B provided at the lower end 34b via the second fixed base 32b. ing. When the upper contact guide roller 32A and the lower contact guide roller 32B are in contact with the inner surface 14a of the side wall 14a in a rollable manner as described above when the piston 15 is in a horizontal position (during normal operation), the normal contact operation is performed. In order to move the piston 15 up and down along the side wall inner surface 14a. Here, the time of normal operation means that a horizontal state in which no tilting motion is applied to the piston 15 as in an earthquake is maintained. The contact guide rollers 32A and 32B are made of steel.
Moreover, the space | interval of the up-down direction Y of 32 A of upper contact guide rollers and the lower contact guide roller 32B can be set suitably.
非接触ガイドローラ33は、ピストン15の外周壁15Aの下側で、且つピストン15のピストン重心G位置よりも下方において、制振ダンパー(制振装置)37を介して円周方向Eで接触ガイドローラ32と同位置に設けられている。ここで、図4において、ピストン重心Gを含む水平ラインを二点鎖線で示している。 The non-contact guide roller 33 is a contact guide in the circumferential direction E via a vibration damper (vibration control device) 37 below the outer peripheral wall 15A of the piston 15 and below the position of the piston center of gravity G of the piston 15. It is provided at the same position as the roller 32. Here, in FIG. 4, a horizontal line including the piston center of gravity G is indicated by a two-dot chain line.
非接触ガイドローラ33は、通常操業時においてピストン15が水平に位置する場合、側壁内面14aに対して間隔をあけた位置、すなわち非接触状態となる位置に設けられている。このときのホルダー本体10の側壁内面14aと非接触ガイドローラ33との間隔L1は、例えば通常操業時のピストン15の管理基準1/500の傾斜の範囲内に許容可能な傾斜動に抑制できるように、非接触ガイドローラ33が側壁14に当接して反力が生じるように設定される。 When the piston 15 is positioned horizontally during normal operation, the non-contact guide roller 33 is provided at a position spaced from the side wall inner surface 14a, that is, a position where the non-contact guide roller 33 is in a non-contact state. The distance L1 between the side wall inner surface 14a of the holder main body 10 and the non-contact guide roller 33 at this time can be suppressed to an allowable tilting movement within a tilting range of 1/500 of the management standard of the piston 15 during normal operation, for example. Further, the non-contact guide roller 33 is set so as to abut against the side wall 14 to generate a reaction force.
制振ダンパー37は、減衰方向Fの一端37aがピストン下面15cの内周側に固定され、他端37bがピストン下面15cの外周側に固定台33aを介して連結されている。 The damping damper 37 has one end 37a in the damping direction F fixed to the inner peripheral side of the piston lower surface 15c, and the other end 37b connected to the outer peripheral side of the piston lower surface 15c via a fixing base 33a.
円周方向Eに沿って間隔をあけて設けられる傾斜抑制装置3の数量は、多いほど好ましいが、適宜設定することができる。 The larger the number of the inclination suppressing devices 3 provided at intervals along the circumferential direction E, the better, but it can be set as appropriate.
次に、上述したピストン15の傾斜抑制装置3の作用について図面に基づいて詳細に説明する。
図1及び図2に示すように、本実施の形態では、ピストン15上のガイドフレーム31(図4参照)に側壁内面に接触する上部接触ガイドローラ32A及び下部接触ガイドローラ32Bが円周方向Eに沿って複数設けられているので、通常操業時には、ピストン15の水平方向への移動が規制され、ピストン15と側壁14との間隔が一定に維持される(図5(a)参照)。
Next, the effect | action of the inclination suppression apparatus 3 of the piston 15 mentioned above is demonstrated in detail based on drawing.
As shown in FIGS. 1 and 2, in the present embodiment, the upper contact guide roller 32 </ b> A and the lower contact guide roller 32 </ b> B that contact the inner surface of the side wall of the guide frame 31 (see FIG. 4) on the piston 15 are arranged in the circumferential direction E. Therefore, during normal operation, the movement of the piston 15 in the horizontal direction is restricted, and the distance between the piston 15 and the side wall 14 is kept constant (see FIG. 5A).
また、ガスホルダー1は、ピストン15がガス圧によって浮いており、地震力が入ったときに、その地震力が地盤からホルダー本体10の側壁14に伝達され、さらにホルダー本体10を構成する基柱12が地震力によって揺すられてピストン15に水平力が伝達される構成、すなわち構造物(ガスホルダー1)全体が揺すられることによりピストン15が励起される構成となっている。 Further, in the gas holder 1, the piston 15 is floated by gas pressure, and when seismic force is applied, the seismic force is transmitted from the ground to the side wall 14 of the holder main body 10, and further, the base pillar constituting the holder main body 10. 12 is shaken by the seismic force and a horizontal force is transmitted to the piston 15, that is, the piston 15 is excited by shaking the entire structure (gas holder 1).
先ず、通常操業時における傾斜抑制装置3の作用について、図5に基づいて説明する。
図5(a)に示すように、基柱12の微小な倒れが生じると、ピストン15が上下に移動する際に蛇行し、少しずつ傾斜が発生する。この場合、ピストン15は、図5(b)に示すように、平面視でピストン15の中央(ピストン傾斜中心C)を中心に傾斜する。なお、このときガス封入空間R1の体積変化はしないものと仮定する。
First, the effect | action of the inclination suppression apparatus 3 at the time of normal operation is demonstrated based on FIG.
As shown in FIG. 5 (a), when the base column 12 is slightly tilted, the piston 15 meanders as it moves up and down, and a slight tilt occurs. In this case, as shown in FIG. 5B, the piston 15 is tilted around the center of the piston 15 (piston tilt center C) in plan view. At this time, it is assumed that the volume of the gas filled space R1 does not change.
このときの傾斜は、前記管理基準である1/500以下となり微小であるから、上部接触ガイドローラ32Aからの反力も微小であるとして無視することができる範囲である。また、下部接触ガイドローラ32Bからの反力も同様に無視できる。つまり、この場合、重力mgによるモーメントMc((1)式)が傾斜を打ち消す方向(図5(b)に示す矢印でピストン傾斜中心Cを中心とした反時計回りの回転方向)に働くことで、ピストン15に作用する傾斜を抑制することができる。なお、(1)式において、mはピストン15の質量、gは重力加速度、eはピストン傾斜中心Cとピストン重心Gとの距離を示す偏心距離、θはピストン傾斜中心C回りのピストン15の傾斜角度である。
傾斜抑制力を最大化するためには、(1)式を大きくすれば良いから、(1)式において偏心距離eを大きくする。
The inclination at this time is 1/500 or less, which is the management standard, and is so small that the reaction force from the upper contact guide roller 32A is negligible. Similarly, the reaction force from the lower contact guide roller 32B can be ignored. That is, in this case, the moment Mc (Equation (1)) due to the gravity mg acts in the direction that cancels the tilt (the counterclockwise rotation direction around the piston tilt center C by the arrow shown in FIG. 5B). Inclination acting on the piston 15 can be suppressed. In equation (1), m is the mass of the piston 15, g is the gravitational acceleration, e is an eccentric distance indicating the distance between the piston tilt center C and the piston gravity center G, and θ is the tilt of the piston 15 around the piston tilt center C. Is an angle.
In order to maximize the tilt suppression force, it is only necessary to increase the expression (1), so the eccentric distance e is increased in the expression (1).
次に、地震時における傾斜抑制装置3の作用について、図6に基づいて説明する。
図6(a)に示すように、地震時には、加速度aでピストン15が筒体(ホルダー本体10の側壁内面14a)に衝突することで、ピストン15に外力(上部接触ガイドローラ32Aの外力ma/2と、下部接触ガイドローラ32Bの外力ma/2との和ma)が入力されて、ピストン傾斜中心C回りで図6(a)における反時計回りに回転する方向の傾斜が発生する。このとき、反力高さD(ピストン15が水平の場合において、上部接触ガイドローラ32Aと下部接触ガイドローラ32Bの中心を通る水平高さ)とピストン重心(慣性力作用位置)Gの差e2によりモーメントMcが発生し、ピストン15はピストン傾斜中心C回り(図6(a)に示す反時計回りの矢印)に傾斜する。このときのモーメントMcは、(2)式により求められる。ここで、(2)式において、mはピストン15の質量、aは加速度、e1はピストン傾斜中心Cと反力高さDの差である。
Next, the effect | action of the inclination suppression apparatus 3 at the time of an earthquake is demonstrated based on FIG.
As shown in FIG. 6 (a), in the event of an earthquake, the piston 15 collides with the cylinder (side wall inner surface 14a of the holder main body 10) at an acceleration a, so that an external force is applied to the piston 15 (the external force ma / of the upper contact guide roller 32A). 2 and the external force ma / 2 of the lower contact guide roller 32B) is input, and an inclination in the direction of rotating counterclockwise in FIG. At this time, the difference e 2 between the reaction force height D (the horizontal height passing through the centers of the upper contact guide roller 32A and the lower contact guide roller 32B when the piston 15 is horizontal) and the piston gravity center (inertial force acting position) G. As a result, a moment Mc is generated, and the piston 15 tilts around the piston tilt center C (counterclockwise arrow shown in FIG. 6A). The moment Mc at this time is calculated | required by (2) Formula. Here, in equation (2), m is the mass of the piston 15, a is acceleration, e 1 is the difference of the piston tilt center C and the reaction force height D.
図6(b)に示すように、このときの傾斜が前記管理基準である1/500を超えた際には、非接触ガイドローラ33が側壁内面14aに接触し、反力maが入力される。すなわち、非接触ガイドローラ33からの反力maと重力mgによるモーメントMcが傾斜を打ち消す方向に働くことになる。なお、非接触ガイドローラ33が側壁内面14aに接触する位置に対向する位置(図6(b)で紙面左側)では、上部接触ガイドローラ32Aと下部接触ガイドローラ32Bが瞬間的に側壁内面14aから離間するので、外力を0とみなす。
このときのピストン傾斜中心C回りに作用するモーメントMcは、(3)式によって表され、ピストン15の傾斜を打ち消す方向(図6(b)に示す時計回りの矢印の方向)に作用する。(3)式において、e1’はピストン傾斜中心Cとピストン重心Gとの差、e2´は非接触ガイドローラ33を通る水平高さとピストン重心Gとの差である。
As shown in FIG. 6B, when the inclination at this time exceeds 1/500 which is the management standard, the non-contact guide roller 33 comes into contact with the side wall inner surface 14a, and the reaction force ma is input. . That is, the reaction force ma from the non-contact guide roller 33 and the moment Mc due to the gravity mg work in a direction to cancel the inclination. Note that, at a position facing the position where the non-contact guide roller 33 is in contact with the side wall inner surface 14a (on the left side in FIG. 6B), the upper contact guide roller 32A and the lower contact guide roller 32B are instantaneously separated from the side wall inner surface 14a. Since they are separated, the external force is regarded as zero.
The moment Mc acting around the piston tilt center C at this time is expressed by the equation (3), and acts in a direction that cancels the tilt of the piston 15 (the direction of the clockwise arrow shown in FIG. 6B). In the equation (3), e 1 ′ is the difference between the piston tilt center C and the piston gravity center G, and e 2 ′ is the difference between the horizontal height passing through the non-contact guide roller 33 and the piston gravity center G.
傾斜抑制力を最大化するためには、(3)式のMc=mae2’cosθ+mge1’sinθを大きくすれば良い。e1’は、通常操業時におけるeと等しく、mge1’sinθは傾斜角θが微小の場合、傾斜抑制力は想定される地震力に対して非常に小さい。
一方、mae2’cosθは、地震加速度に応じて傾斜抑制力が作用するため、e2’を大きくすることで効果が得られる。
In order to maximize the tilt suppression force, Mc = mae 2 'cosθ + mge 1 ' sinθ in equation (3) may be increased. e 1 ′ is equal to e during normal operation, and mge 1 ′ sin θ has a very small tilt suppression force with respect to an assumed seismic force when the tilt angle θ is small.
On the other hand, mae 2 'cosθ is effective by increasing e 2 ' because the tilt suppression force acts according to the earthquake acceleration.
ここで、本実施の形態の傾斜抑制装置3の傾斜抑制効果について、図7及び図8に示すFEM解析結果からも明らかである。図7(a)、(b)は、非接触ガイドローラが設けられていない場合(図では既設)を示し、図8(a)、(b)は、非接触ガイドローラを備えた本実施の形態の場合(図では制御後)を示している。そして、図7(a)及び図8(a)は、FEM解析を行ったガスホルダーのモデル図であって、図7(b)及び図8(b)はそれぞれ時間とピストンの傾き角度(rad)の関係を示すピストン履歴である。なお、図中のEWは東西方向の傾斜を示し、NSは南北方向の傾斜を示している。
これにより、EWでは図7(b)に示す既設の場合と図8(b)に示す制御後の場合の傾き角度に大きな差はない。一方、NSでは、図7(b)に示す非接触ガイドローラが設けられていない場合(既設)において、t時間後における最大傾き角度が略−0.008radとなっている。そして、図8(b)に示す非接触ガイドローラを備えている場合(制御後)には、最大傾き角度が略−0.002radとなり、既設の約1/4の大きさに抑えられていることがわかる。
Here, the inclination suppression effect of the inclination suppression device 3 of the present embodiment is also apparent from the FEM analysis results shown in FIGS. FIGS. 7A and 7B show a case where a non-contact guide roller is not provided (existing in the figure), and FIGS. 8A and 8B show the present embodiment provided with a non-contact guide roller. The case of the form (after the control in the figure) is shown. 7 (a) and 8 (a) are model views of the gas holder subjected to FEM analysis. FIGS. 7 (b) and 8 (b) show time and piston inclination angle (rad), respectively. ) Is a piston history showing the relationship. In the figure, EW indicates an inclination in the east-west direction, and NS indicates an inclination in the north-south direction.
Thereby, in EW, there is no big difference in the inclination angle between the existing case shown in FIG. 7 (b) and the case after the control shown in FIG. 8 (b). On the other hand, in NS, when the non-contact guide roller shown in FIG. 7B is not provided (existing), the maximum inclination angle after time t is approximately −0.008 rad. When the non-contact guide roller shown in FIG. 8B is provided (after control), the maximum inclination angle is approximately −0.002 rad, which is suppressed to about ¼ of the existing size. I understand that.
本実施の形態では、図1及び図2に示すように、地震時に、側壁14よりピストン15に傾斜動が伝達され、ピストン15が平面視でピストン傾斜中心C(図6参照)回りに回転して傾斜する。このとき非接触ガイドローラ33がピストン15の下側で、且つピストン15の重心位置よりも下方に配置されているので、ピストン15が傾いた状態における下側部分で上部接触ガイドローラ32Aが側壁14に衝突するとともに、対角(傾いたピストン15の上側部分)に位置する非接触ガイドローラ33がその対角側の側壁14に向けて近接して当接する。つまり、ピストン15には、非接触ガイドローラ33が当接する位置で、ピストン15に作用する傾斜力に対する反力が生じる。そのため、ピストン15の傾斜動(傾斜応答)を低減することができ、前記上部接触ガイドローラ32Aの過度な衝突を抑え、その衝突力を抑えることができる。 In this embodiment, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, during an earthquake, tilt movement is transmitted from the side wall 14 to the piston 15, and the piston 15 rotates around the piston tilt center C (see FIG. 6) in plan view. Tilt. At this time, since the non-contact guide roller 33 is disposed below the piston 15 and below the position of the center of gravity of the piston 15, the upper contact guide roller 32 </ b> A is disposed on the side wall 14 in the lower portion when the piston 15 is tilted. The non-contact guide roller 33 located on the diagonal (upper portion of the tilted piston 15) comes into close contact with the diagonal side wall 14. That is, a reaction force against the tilting force acting on the piston 15 is generated at the position where the non-contact guide roller 33 abuts on the piston 15. Therefore, the inclination movement (inclination response) of the piston 15 can be reduced, the excessive collision of the upper contact guide roller 32A can be suppressed, and the collision force can be suppressed.
また、本実施の形態では、傾斜抑制装置3だけではなく水平動制振装置2も設けられているので、ピストン15は回転・傾斜とともに作用する水平移動も水平動制振装置2による水平減衰作用により低減することができ、ピストン15がホルダー本体10に当接する際の反力を小さくすることができる。 Further, in the present embodiment, not only the inclination suppressing device 3 but also the horizontal motion damping device 2 is provided, so that the horizontal movement of the piston 15 acting together with the rotation / tilting is also a horizontal damping action by the horizontal motion damping device 2. The reaction force when the piston 15 abuts against the holder body 10 can be reduced.
このように本実施の形態では、震度6を超えるような大規模地震が発生した場合でも、ガスホルダー1内部のピストン15の傾斜応答を抑えることができるので、ピストン15のホルダー本体10への衝突により、ホルダー本体10の鉄骨が破断し、柱脚部の圧縮が過大となって基柱12が座屈し、さらにはガスホルダー1を支持する杭の杭頭部が塑性化するとともに、ピストン15の慣性力位置と衝突反力位置がずれてピストン15がガスホルダー1内部で傾斜し、ホルダー本体10とピストン15との間で油シール切れが生じ、その部分からガスが漏れ出し、ピストン15が落下するといった従来の問題を無くすことができる。 Thus, in the present embodiment, even when a large-scale earthquake exceeding seismic intensity 6 occurs, the tilt response of the piston 15 inside the gas holder 1 can be suppressed, so that the collision of the piston 15 with the holder body 10 occurs. As a result, the steel frame of the holder main body 10 is broken, the compression of the column base is excessive, the base column 12 is buckled, and the pile head of the pile supporting the gas holder 1 is plasticized. The inertial force position and the collision reaction force position shift, and the piston 15 tilts inside the gas holder 1, the oil seal breaks between the holder main body 10 and the piston 15, gas leaks from that portion, and the piston 15 falls. It is possible to eliminate the conventional problem of doing.
また、本実施の形態によれば、ピストン15に対して非接触ガイドローラ33を設けるといった簡単な構造となるので、工期を短縮することができる。とくに、既設のガスホルダー1を補強する目的で非接触ガイドローラ33を設ける場合には、ガスホルダー1の停止期間を短くすることが可能となり、操業の影響を最小に抑えることができる。 Moreover, according to this Embodiment, since it becomes a simple structure of providing the non-contact guide roller 33 with respect to the piston 15, a construction period can be shortened. In particular, when the non-contact guide roller 33 is provided for the purpose of reinforcing the existing gas holder 1, the stop period of the gas holder 1 can be shortened, and the influence of operation can be minimized.
さらに、非接触ガイドローラ33等の傾斜抑制装置3をピストン15に対して取り付けるので、ホルダー本体10に対して直接溶接を行わない補強となり、ホルダー本体10に溶接歪が生じるのを防ぐことができ、垂直精度の許容値を確保することができる。
さらにまた、本実施の形態の傾斜抑制装置3は、機械的に傾斜を低減する機構であり、ガスホルダー1内の気中に電気配線を設けることが不要となる利点がある。
Furthermore, since the inclination suppressing device 3 such as the non-contact guide roller 33 is attached to the piston 15, it is a reinforcement that does not weld directly to the holder body 10, and it is possible to prevent welding distortion from occurring in the holder body 10. Therefore, an allowable value of vertical accuracy can be ensured.
Furthermore, the tilt suppressing device 3 of the present embodiment is a mechanism that mechanically reduces the tilt, and has an advantage that it is not necessary to provide an electrical wiring in the air in the gas holder 1.
また、本実施の形態では、非接触ガイドローラ33ピストン15に対して制振ダンパー37を介して設けられており、非接触ガイドローラ33と側壁14との当接時に制振ダンパー37による減衰作用が働くので、ピストン15の傾斜応答をより効果的に低減することができる。 Further, in the present embodiment, the non-contact guide roller 33 is provided via the vibration damper 37 with respect to the piston 15, and the damping action by the vibration damper 37 is brought into contact with the non-contact guide roller 33 and the side wall 14. Therefore, the tilt response of the piston 15 can be reduced more effectively.
上述した本実施の形態によるガスホルダーピストンの傾斜抑制装置では、ホルダー本体10に対する溶接作業を行うことなく設置することができ、大地震時におけるピストン15のホルダー本体10への衝突や傾斜を抑制することができる。 In the gas holder piston inclination suppressing device according to the above-described embodiment, it can be installed without performing welding work on the holder main body 10, and the collision and inclination of the piston 15 to the holder main body 10 during a large earthquake are suppressed. be able to.
以上、本発明によるガスホルダーピストンの傾斜抑制装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 As mentioned above, although embodiment of the inclination suppression apparatus of the gas holder piston by this invention was described, this invention is not limited to said embodiment, In the range which does not deviate from the meaning, it can change suitably.
例えば、本実施の形態では、水平動制振装置2をピストン15に4つ設けているが、これら水平動制振装置2を省略することも可能であり、また数量についても4つに制限されることはない。 For example, in the present embodiment, four horizontal motion damping devices 2 are provided on the piston 15, but these horizontal motion damping devices 2 can be omitted, and the quantity is limited to four. Never happen.
また、傾斜抑制装置3のガイドフレーム31の構成は、本実施の形態にように支持柱34と斜材35の組み合わせによる構成であることに限定されることはなく、他の形状、構成とすることが可能である。要は、ピストン15が傾いて上部接触ガイドローラ32Aに大きな衝突力が作用したときに、ガイドフレーム31が破壊されない強度を有するように設けられていればよいのである。 Moreover, the structure of the guide frame 31 of the inclination suppression apparatus 3 is not limited to the structure by the combination of the support pillar 34 and the diagonal material 35 like this Embodiment, It is set as another shape and structure. It is possible. In short, it is only necessary that the guide frame 31 is provided with such a strength that the piston 15 is not broken when the piston 15 is inclined and a large collision force acts on the upper contact guide roller 32A.
また、本実施の形態では、非接触ガイドローラ33が制振ダンパー37を介してピストン15に固定されているが、この制振ダンパー37を省略することも可能である。 In the present embodiment, the non-contact guide roller 33 is fixed to the piston 15 via the vibration damper 37, but the vibration damper 37 may be omitted.
さらに、ピストン15の形状は、曲面形状であることに限定されず、平板形状であってもかまわない。 Furthermore, the shape of the piston 15 is not limited to a curved surface shape, and may be a flat plate shape.
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。 In addition, it is possible to appropriately replace the components in the above-described embodiments with known components without departing from the spirit of the present invention.
1 ガスホルダー
2 水平動制振装置
3 傾斜抑制装置
10 ホルダー本体
12 基柱
13 横梁
14 側壁
14a 側壁内面
15 ピストン
15a 外周部
15b ピストン上面
15c ピストン下面
16 屋根部材
31 ガイドフレーム
32 接触ガイドローラ
32A 上部接触ガイドローラ
32B 下部接触ガイドローラ
33 非接触ガイドローラ
34 支持柱
37 制振ダンパー(制振装置)
C ピストン傾斜中心
L、L1 間隔
E 円周方向
F0 傾斜動
F1 傾斜力
F2 反力
G ピストン重心
R1 ガス封入空間
R2 上部空間
Y 上下方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas holder 2 Horizontal motion damping device 3 Tilt suppression device 10 Holder main body 12 Base pillar 13 Horizontal beam 14 Side wall 14a Side wall inner surface 15 Piston 15a Outer part 15b Piston upper surface 15c Piston lower surface 16 Roof member 31 Guide frame 32 Contact guide roller 32A Upper contact Guide roller 32B Lower contact guide roller 33 Non-contact guide roller 34 Support pillar 37 Damping damper (damping device)
C Piston inclination center L, L1 interval E Circumferential direction F0 Inclination movement F1 Inclination force F2 Reaction force G Piston center of gravity R1 Gas filled space R2 Upper space Y Vertical direction
Claims (2)
前記ピストンの外周上面に立設されるとともに、該ピストンの円周方向に沿って複数設けられたガイドフレームと、
該ガイドフレームの上端及び下端のそれぞれに配置されるとともに、前記ガスホルダーのホルダー本体の側壁内面に接触した状態で上下方向に転動可能に設けられた接触ガイドローラと、
前記ピストンの下側で、且つ前記ピストンの重心位置よりも下方に配置され、前記側壁内面から離間した状態で上下方向に転動可能に設けられた非接触ガイドローラと、
を備えていることを特徴とするガスホルダーピストンの傾斜抑制装置。 An inclination suppression device for suppressing the inclination of the piston of the gas holder,
A plurality of guide frames provided on the outer peripheral upper surface of the piston and provided along the circumferential direction of the piston;
A contact guide roller disposed at each of an upper end and a lower end of the guide frame and provided so as to be able to roll in the vertical direction in contact with the inner wall of the holder body of the gas holder;
A non-contact guide roller disposed below the piston and below the position of the center of gravity of the piston, and provided so as to roll up and down in a state of being separated from the inner surface of the side wall;
An inclination suppression device for a gas holder piston, comprising:
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