JP2018131317A - Seismic isolation and vibration control system of rack warehouse - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、設置面の上にラックを多段に連ねたラック構造体が設置されたラック倉庫の免制振システムに関する。 The present invention relates to a vibration isolation system for a rack warehouse in which a rack structure in which racks are arranged in multiple stages on an installation surface.
東日本大震災では、ラック倉庫などの物流施設において被害が多く見られた。ラック倉庫には、ラックを多段に連ねたラック構造体が設けられているが、被害はラック構造体そのものの被害よりも、ラック構造体に収容された収容物の荷崩れや落下による被害のほうが多いことが判明している。
収容物は、パレットに収容された状態でラックに載置されており、収容物の荷崩れや落下が生じる条件は、パレットの加速度が約500galを超えているかどうかにある。このため、地震が生じた際に、収容物を収容する各パレットの加速度を低減させる対策が提案されている(例えば、特許文献1および2参照)。例えば、ラック構造体にTMD(チューンドマスダンパ)やマスダンパを設けてラック倉庫を制振構造とする対策や、ラック構造体と設置面との間に転がり支承、粘性ダンパおよび水平ばねを設けてラック倉庫を免震構造とする対策が提案されている。
The Great East Japan Earthquake caused a lot of damage in logistics facilities such as rack warehouses. The rack warehouse is equipped with a rack structure with racks connected in multiple stages. However, the damage caused by the collapse or fall of the contents contained in the rack structure is greater than the damage of the rack structure itself. It has been found that there are many.
The contents are placed on the rack in a state of being accommodated in the pallet, and the condition for causing the load collapse or dropping of the contents is whether or not the acceleration of the pallet exceeds about 500 gal. For this reason, when an earthquake occurs, the countermeasure which reduces the acceleration of each pallet which accommodates a thing is proposed (for example, refer
ラック倉庫は、塔状比(構造物の幅方向の長さに対する高さ方向の長さの比)が大きい独立構造のため、揺れやすい構造となっている。このため、ラック構造体を上記のように制振構造や免震構造としても、ラック倉庫の頂部の揺れは制振構造や免震構造ではないラック倉庫と比べて最大でも1/3〜1/2程度しか低減させることができない。
ラック倉庫にTMDを設けて制振構造としても、TMDのみでは、長周期成分が卓越する地震波に対しては制振効果があるが、パルスなどの短周期成分が卓越する地震波に対しては、あまり制振効果を期待できない。
ラック倉庫に免震支承を設けて免震構造としても、免震層に剛性を有する水平ばねが設けられていると、短周期化してしまい地震波の特性によっては十分な免震効果が得られなかったり、共振したりすることがある。
The rack warehouse is an independent structure with a large tower ratio (the ratio of the length in the height direction to the length in the width direction of the structure), and thus has a structure that easily shakes. For this reason, even if the rack structure is a vibration damping structure or a seismic isolation structure as described above, the swing at the top of the rack warehouse is at most 1/3 to 1/1 compared to a rack warehouse that is not a vibration damping structure or a seismic isolation structure. Only about 2 can be reduced.
Even if TMD is installed in the rack warehouse as a damping structure, TMD alone has a damping effect for seismic waves with long-period components, but for seismic waves with short-period components such as pulses, We cannot expect vibration suppression effect very much.
Even if the seismic isolation structure is installed in the rack warehouse, if the seismic isolation layer is provided with a rigid horizontal spring, the period will be shortened and a sufficient seismic isolation effect may not be obtained depending on the characteristics of the seismic wave. Or resonate.
そこで、本発明は、ラック倉庫の高さ方向の全体にわたり地震による加速度を低減させることができるとともに、入力地震波の特性によらず加速度を低減させることができるラック倉庫の免制振システムを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a vibration isolation system for a rack warehouse that can reduce the acceleration due to an earthquake throughout the height direction of the rack warehouse and can reduce the acceleration regardless of the characteristics of the input seismic wave. For the purpose.
上記目的を達成するため、本発明に係るラック倉庫の免制振システムは、設置面の上にラックを多段に連ねたラック構造体が設置されたラック倉庫の免制振システムにおいて、前記ラック構造体の最上部に設けられTMDとして機能する制振装置と、前記設置面と前記ラック構造体との間に設けられた免震装置と、を有し、前記免震装置は、前記設置面の上部に設けられ、一の水平方向に沿って下側に凸となるV字形状に傾斜した下部摺動面を有する下部案内部と、前記ラック構造体の底部に設けられ、前記一の水平方向に直交する他の水平方向に沿って上側に凸となる逆V字形状に傾斜した上部摺動面を有する上部案内部と、前記下部摺動面と前記上部摺動面との間に配置され、前記下部摺動面に沿って前記下部案内部と前記一の水平方向に相対変位可能であるともに、前記上部摺動面に沿って前記上部案内部と前記他の水平方向に相対変位可能な摺動子と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a vibration isolation system for a rack warehouse according to the present invention is the rack vibration isolation system for a rack warehouse in which a rack structure in which racks are connected in multiple stages is installed on an installation surface. A vibration damping device provided at the top of the body and functioning as a TMD; and a seismic isolation device provided between the installation surface and the rack structure. A lower guide portion having a lower sliding surface inclined in a V-shape that protrudes downward along one horizontal direction, and a bottom guide portion provided at the bottom of the rack structure; Between the upper guide portion having an upper sliding surface inclined in an inverted V shape that protrudes upward along another horizontal direction orthogonal to the lower sliding surface and the upper sliding surface. The lower guide part and the one horizontal direction along the lower sliding surface Both are possible relative displacement, and having a relative displaceable slider to the other horizontal direction and the upper guide portion along the upper sliding surface.
本発明では、ラック構造体の最上部にTMDとして機能する制振装置が設けられ、設置面とラック構造体との間に免震装置が設けられている。これにより、地震が生じた際には、免震装置が主にラック構造体における構造重心よりも下側の領域の加速度を低減させ、制振装置が主にラック構造体における構造重心よりも上側の領域の加速度を低減させることができる。その結果、本発明のラック倉庫の免制振システムでは、ラック構造体の高さ方向の全体にわたって加速度を低減させることができる。 In the present invention, a vibration damping device that functions as TMD is provided at the top of the rack structure, and a seismic isolation device is provided between the installation surface and the rack structure. As a result, when an earthquake occurs, the seismic isolation device mainly reduces the acceleration in the region below the structural center of gravity in the rack structure, and the damping device is mainly above the structural center of gravity in the rack structure. The acceleration in the region can be reduced. As a result, in the rack warehouse vibration isolation system of the present invention, the acceleration can be reduced over the entire height of the rack structure.
制振装置と免震装置とを併用することにより、ラック倉庫のような剛性の小さい構造物であっても所定の剛性を有する構造物と同様の効果を奏することができる。
制振装置と免震装置とを併用することにより、制振装置のみでは効果が小さい地震波に対しても大きな応答低減効果を得ることができる。
By using the vibration damping device and the seismic isolation device in combination, even a structure with low rigidity such as a rack warehouse can achieve the same effect as a structure having a predetermined rigidity.
By using the vibration damping device and the seismic isolation device in combination, a large response reduction effect can be obtained even for an earthquake wave that is less effective with the vibration damping device alone.
免震装置は、傾斜面を利用してラック構造体を原位置に復元させることができるため、復元ばねを設ける必要がなく、バネ剛性を持たない構成となる。これにより、免震装置は、入力地震波の特性による影響を受けにくい構成となり、地震波と共振することもないため、入力地震波の特性にかかわらず加速度を低減させることができて、免震効果を発揮することができる。
免震装置が固有周期をもたない構成となるため、制振装置の諸元を免震装置の固有周期を考慮せずに容易に決定することができる。
免震装置は、摺動子が下部案内部と一の水平方向に対して相対変位可能であるとともに、上部案内部と一の水平方向に直交する他の水平方向に対して相対変位可能であることにより、ラック倉庫特有の偏荷重や荷重変動があったとしても、ラック構造体における設置面に対するねじれを抑制することができ、安定した応答低減効果を発揮することができる。
Since the seismic isolation device can restore the rack structure to the original position using the inclined surface, there is no need to provide a restoring spring, and the structure does not have spring rigidity. As a result, the seismic isolation device is not easily affected by the characteristics of the input seismic wave and does not resonate with the seismic wave. Therefore, the acceleration can be reduced regardless of the characteristics of the input seismic wave, and the seismic isolation effect is exhibited. can do.
Since the seismic isolation device has a configuration that does not have a natural period, the specifications of the vibration control device can be easily determined without considering the natural period of the seismic isolation device.
The seismic isolation device is capable of relative displacement with respect to the horizontal direction of the lower guide part and the horizontal direction perpendicular to the horizontal direction of the upper guide part. As a result, even if there is an unbalanced load or load variation peculiar to the rack warehouse, it is possible to suppress twisting of the rack structure with respect to the installation surface, and to exhibit a stable response reduction effect.
また、本発明に係るラック倉庫の免制振システムでは、前記制振装置の可動質量の固有周期は、前記免震装置が設けられず前記ラック構造体が前記設置面に固定されていると仮定した場合の前記ラック構造体の1次周期に同調していてもよい。
このような構成とすることにより、免震装置の特性に影響されずに、制振装置の諸元を容易に設定することができる。
Further, in the vibration isolating system for a rack warehouse according to the present invention, the natural period of the movable mass of the vibration damping device is assumed that the seismic isolation device is not provided and the rack structure is fixed to the installation surface. In this case, it may be synchronized with the primary period of the rack structure.
By setting it as such a structure, the specification of a damping device can be set easily, without being influenced by the characteristic of a seismic isolation device.
本発明によれば、ラック倉庫の高さ方向の全体にわたり地震による加速度を低減させることができるとともに、入力地震波の特性によらず加速度を低減させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to reduce the acceleration by an earthquake over the whole height direction of a rack warehouse, acceleration can be reduced irrespective of the characteristic of an input seismic wave.
以下、本発明の実施形態によるラック倉庫の免制振システムについて、図1乃至図7に基づいて説明する。
図1に示すように、本実施形態によるラック倉庫の免制振システム1は、自動ラック倉庫などのラック11が上下方向に多段に連ねられたラック構造体12が設置されたラック倉庫13に設けられている。ラック倉庫13には、ラック構造体12が載置されたRCマット14が設けられている。RCマット14は、ラック倉庫13の床面(設置面)15の上方に配置されている。RCマット14とラック倉庫13の床面15との間には免震層16が形成され、ラック倉庫の免制振システム1の免震装置3が配置されている。ラック11には、例えばパレットに収容された収容物が収納される。
Hereinafter, a vibration isolation system for a rack warehouse according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the
ラック倉庫の免制振システム1は、ラック構造体12の最上部に設けられたTMDとして機能する制振装置2と、免震層16に設けられた免震装置3と、を有している。本実施形態では、複数の同じ形態の制振装置2、2…がラック構造体12の最上部に設けられ、複数の同じ形態の免震装置3,3…が免震層16に設けられている。
A rack warehouse
図2に示すように、制振装置2は、ラック構造体12に固定された固定部21と、固定部21に支持され固定部21と水平方向に相対移動可能な可動質量22と、固定部21と可動質量22との間に配置され、固定部21に対する可動質量22の相対振動を許容しつつこの相対振動を減衰させる減衰部23と、固定部21と可動質量22との間に減衰部23と並列に配置され、固定部21に対する可動質量22の相対振動を許容しつつ可動質量22を付勢する水平ばね24と、を有している。
As shown in FIG. 2, the
固定部21は、ラック構造体12に対して変位しないように固定されている。固定部21は、可動質量22を水平方向に移動可能に支持するスライダ211を有している。
可動質量22は、本実施形態では有効質量の3%以上に設定されている。
減衰部23は、オイルダンパや粘弾性ゴムなどを用いた減衰装置で構成され、本実施形態では、減衰定数は10%程度に設定されている。
The
The
The
本実施形態では、床面とRCマットとの間に免震層が設けられ、免震層に本実施形態の免震装置3と同様の免震装置が設けられた場合の傾斜免震構造のラック構造体の固有周期と、床面とRCマットとの間に免震層が設けられず本実施形態の免震装置3が設けられていない場合の非免震構造のラック構造体の固有周期とは、同一であるものとしている。このため、制振装置2の諸元(可動質量22、減衰部23、水平ばね24などの諸元)は、上記の非免震構造のラック構造体の固有周期を基にして設定されている。制振装置2の可動質量22の諸元は、上記の非免震構造のラック構造体の1次周期に同調するように設定されている。
In the present embodiment, a seismic isolation layer is provided between the floor surface and the RC mat, and the inclined seismic isolation structure in the case where the seismic isolation device similar to the
図3および図4に示すように、免震装置3は、ラック倉庫13の床面15(図4参照)に固定された下部案内部4と、RCマット14(図4参照)の底部に固定された上部案内部5と、下部案内部4と上部案内部5との間に配置された摺動子6と、を有している。図4は、図3と比べて後述のX方向およびY方向の寸法を小さくした図となっている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
下部案内部4は、摺動子6が摺動する下部摺動面41を有する本体部42と、本体部42の下部に連結されてラック倉庫13の床面15に固定される固定部43(図4参照)と、を有している。
本体部42は、長尺の略直方体となるブロック状に形成され、一の水平方向に延びる向きに配置されている。一の水平方向をX方向とし、一の水平方向に直交する他の水平方向をY方向とする。本体部42の上面は、X方向に沿ってX方向の略中央部が下側に凸となる略V字形状の傾斜面に形成されている。この本体部42の上面が下部摺動面41となっている。下部摺動面41の略中央部の屈曲している部分を下部屈曲部411とする。また、下部摺動面41のうち、下部屈曲部411からX方向の一方側を第1下部摺動面412とし、下部屈曲部411からX方向の他方側を第2下部摺動面413とする。
The
The
第1下部摺動面412および第2下部摺動面413は、それぞれ平面となる傾斜面に形成されている。第1下部摺動面412および第2下部摺動面413の水平面に対する傾斜角は、互いに同じ値(傾斜角θ)に設定されている。
第1下部摺動面412および第2下部摺動面413には、摺動子6との摩擦を低減させるようにテフロン(登録商標)などの滑り材がそれぞれ設けられている。
本体部42のY方向の両側の端面421,421は、それぞれY方向を向く略垂直面となるように形成されている。
The first lower sliding
The first lower sliding
End surfaces 421 and 421 on both sides in the Y direction of the
固定部43は、板状に形成され、板面が水平面となる向きで本体部42の下面と接合されている。固定部43は、本体部42よりもX方向およびY方向に大きい略長方形状に形成され、本体部42よりもX方向およびY方向に突出している。固定部43は、ラック倉庫13の床面15に固定されている。
The fixing
上部案内部5は、摺動子6が摺動する上部摺動面51を有する本体部52と、本体部52の上部に連結されてRCマット14に固定される固定部53(図5参照)と、を有している。
本体部52は、長尺の略直方体となるブロック状に形成され、Y方向に延びる向きに配置されている。本体部52の下面は、Y方向に沿ってY方向の略中央部が上側に凸となる略逆V字形状の傾斜面に形成されている。この本体部52の下面が上部摺動面51となっている。上部摺動面51の略中央部の屈曲している部分を上部屈曲部511とする。また、上部摺動面51のうち、上部屈曲部511からY方向の一方側を第1上部摺動面512とし、上部屈曲部511からY方向の他方側を第2上部摺動面513とする。
The
The
第1上部摺動面512および第2上部摺動面513は、それぞれ平面となる傾斜面に形成されている。第1上部摺動面512および第2上部摺動面513の水平面に対する傾斜角は、互いに同じ値(傾斜角θ)に設定されている。この傾斜角θは、第1下部摺動面412および第2下部摺動面413の水平面に対する傾斜角θと同じ値となっている。
第1上部摺動面512および第2上部摺動面513には、摺動子6との摩擦を低減させるようにテフロン(登録商標)などの滑り材がそれぞれ設けられている。
本体部52のX方向の両側の端面521,521は、それぞれX方向を向く略垂直面となるように形成されている。
The first
The first
The end faces 521 and 521 on both sides in the X direction of the
固定部53は、板状に形成され、板面が水平面となる向きで本体部52の上面と接合されている。固定部53は、本体部52よりもX方向およびY方向に大きい略長方形状に形成され、本体部52よりもX方向およびY方向に突出している。固定部53は、RCマット14の下面に固定されている。
The fixing
このような下部案内部4と上部案内部5とは、上下方向に間をあけて重なるように配置され、下部案内部4と上部案内部5とが上下方向に重なる交差部10に摺動子6が配置されている。
The
摺動子6は、本体部61と、下部案内部4とのY方向の相対変位を防止する下部ガイド部62と、上部案内部5とのX方向の相対変位を防止する上部ガイド部63と、を有している。
本体部61は、平面視形状(上方から見た形状)が略正方形となるブロック状に形成されている。
一対の下部ガイド部62,62は、互いにY方向に間隔をあけて配置されている。一対の下部ガイド部62,62の間隔は、下部案内部4の本体部42のY方向の寸法よりもやや大きく形成されている。一対の下部ガイド部62,62における互いにY方向に対向する内側面621,621は、鉛直面に形成されている。
本体部61の下面のうちの一対の下部ガイド部62,62の間の領域全体に下部摺動面41と当接する下部当接面64が形成されている。
The
The
A pair of
A
下部当接面64は、X方向に沿ってX方向の略中央部が下側に凸となる略V字形状の傾斜面に形成されている。この下部当接面64のX方向の略中央部の屈曲している部分を下部屈曲部641とする。
また、下部当接面64のうち、下部屈曲部641よりもX方向の一方側を第1下部当接面642とし、下部屈曲部641よりもX方向の他方側を第2下部当接面643とする。
第1下部当接面642および第2下部当接面643には、それぞれテフロン(登録商標)などの滑り材がそれぞれ設けられている。
The
Of the lower contact surfaces 64, one side in the X direction from the lower
Each of the first
一対の上部ガイド部63,63は、互いにX方向に間隔をあけて配置されている。一対の上部ガイド部63,63の間隔は、上部案内部5の本体部52のX方向の寸法よりもやや大きく形成されている。一対の上部ガイド部63,63における互いにX方向に対向する内側面631,631は、鉛直面に形成されている。
本体部61の下面のうちの一対の上部ガイド部63,63の間の領域全体に上部摺動面51と当接する上部当接面65が形成されている。
A pair of
An
上部当接面65は、Y方向に沿ってX方向の略中央部が上側に凸となる略逆V字形状の傾斜面に形成されている。この上部当接面65のY方向の略中央部の屈曲している部分を上部屈曲部651とする。
また、上部当接面65のうち、上部屈曲部651よりもY方向の一方側を第1上部当接面652とし、上部屈曲部651よりもY方向の他方側を第2上部当接面653とする。
第1上部当接面652および第2上部当接面653には、それぞれテフロン(登録商標)などの滑り材がそれぞれ設けられている。
The
Of the
Each of the first
本体部61は、下部案内部4の上側に配置されると、下部当接面64が下部案内部4の下部摺動面41と当接し、一対の下部ガイド部62,62が下部案内部4の本体部42のY方向の両側方に配置される。一対の下部ガイド部62,62それぞれの内側面621,621は、下部案内部4の本体部42のY方向の両側の端面421,421と対向している。本実施形態では、一対の下部ガイド部62,62それぞれの内側面621,621に滑り材622,622が設けられていて、滑り材622,622が下部案内部4の本体部42の端面421,421と当接している。
本体部61は、上部案内部5の下側に配置されると、上部当接面65が上部案内部5の下部摺動面41と当接し、一対の上部ガイド部63,63が上部案内部5の本体部52のX方向の両側方に配置される。一対の上部ガイド部63,63それぞれの内側面631,631は、上部案内部5の本体部52のX方向の両側の端面521,521と対向している。本実施形態では、一対の上部ガイド部63,63それぞれの内側面631,631に滑り材632,632が設けられていて、滑り材632,632が上部案内部5の本体部52の端面521,521と当接している。
When the
When the
このような構成の免震装置3は、図5示すように、地震が生じてラック倉庫13の床面15とRCマット14とが水平方向に相対変位すると、ラック倉庫13の床面15に設けられた下部案内部4とRCマット14に設けられた上部案内部5との相対変位に追従して摺動子6が下部摺動面41および上部摺動面51を摺動する。図5は、図4と同様に図3と比べて後述のX方向およびY方向の寸法を小さくした図となっている。
As shown in FIG. 5, the
図3に示すように免震装置3の初期状態(通常時)では、摺動子6は下部案内部4および上部案内部5に対して原位置に配置されている。原位置に配置された摺動子6は、第1下部当接面642が下部案内部4の第1下部摺動面412と当接し、第2下部当接面643が下部案内部4の第2下部摺動面413と当接し、第1上部当接面652が上部案内部5の第1上部摺動面512と当接し、第2上部当接面653が上部案内部5の第2上部摺動面513と当接している。
As shown in FIG. 3, in the initial state (normal time) of the
図5(a)に示すように、摺動子6は、下部案内部4に対して原位置からX方向の一方側に移動すると、第1下部当接面642が第1下部摺動面412と当接しているが、第2下部当接面643が第2下部摺動面413から離間した状態で第1下部摺動面412を上るように下部摺動面41を摺動する。摺動子6は、下部案内部4に対して原位置からX方向の他方側に移動すると、第2下部当接面643が第2下部摺動面413と当接しているが、第1下部当接面642が第1下部摺動面412から離間した状態で第2下部摺動面413を上るように下部摺動面41を摺動する。
As shown in FIG. 5A, when the
図5(b)に示すように、摺動子6は、上部案内部5に対して原位置からY方向の一方側に移動すると、第1上部当接面652が第1上部摺動面512と当接しているが、第2上部当接面653が第2上部摺動面513から離間した状態で第1上部摺動面512を下るように上部摺動面51を摺動する。摺動子6は、上部案内部5に対して原位置からY方向の他方側に移動すると、第2上部当接面653が第2上部摺動面513と当接しているが、第1上部当接面652が第1上部摺動面512から離間した状態で第2上部摺動面513を下るように上部摺動面51を摺動する。
As shown in FIG. 5B, when the
このように摺動子6は、下部案内部4および上部案内部5に対して上ったり下ったりすることで高さ寸法が変化することになる。しかしながら、本実施形態では、免震層16に設けられた複数の免震装置3は、それぞれの傾斜角θが同じ値であるため、地震が生じてそれぞれの下部案内部4と上部案内部5とが水平方向に相対変位しても、免震装置3それぞれの上端部は同じ高さとなり、免震装置3それぞれの下端部は同じ高さに配置される。これにより、ラック倉庫13の床面15とRCマット14とが水平方向に相対変位しても、RCマット14が水平に維持される。
Thus, the height dimension of the
免震装置3では、摺動子6と下部案内部4とがX方向に相対変位すると、摺動子6が下部案内部4の下部摺動面41を上るように下部案内部4と相対変位するため、摺動子6と下部案内部4との相対変位がポテンシャルエネルギー(位置エネルギー)として蓄積され、摺動子6が原位置に復元するための復元力(傾斜復元力)となる。摺動子6と上部案内部5とがY方向に相対変位すると、上部案内部5が摺動子6の上部当接面65の傾斜面を上るように摺動子6と相対変位するため、摺動子6と上部案内部5との相対変位がポテンシャルエネルギー(位置エネルギー)として蓄積され、摺動子6が原位置に復元するための復元力(傾斜復元力)となる。
上部案内部5に作用する鉛直荷重をWとすると、傾斜復元力(水平力)Fは水平面に対する傾斜角θ、傾斜面の摩擦係数μとして下式で表される。
F=Wtanθ=(0.1〜0.4)μW=(0.01〜0.04)W
μWは、摩擦力を示している。
In the
Assuming that the vertical load acting on the
F = Wtan θ = (0.1 to 0.4) μW = (0.01 to 0.04) W
μW represents the frictional force.
上記の免震装置3は、免震層16に予引張力Fの定荷重ばねを設置した場合と同じであり、免震層16の変位量によらず一定の復元力Fが作用することになる。tanθ≧μであれば残留変位を完全に除去することができるが、例えば、出願人が出願した特願2011−201873に開示されているように、予引張力Fが摩擦力μWの1/2〜1/10倍に相当する値であっても残留変位を略なくすことができる。
ラック構造体12の高さ、ラック倉庫13の構造形式などによって摩擦係数を調整する必要があるが、本実施形態では、低摩擦材を使用することにより、μ≦0.06としている。
The above
Although it is necessary to adjust the friction coefficient depending on the height of the
上述したように、本実施形態では、制振装置2の諸元(可動質量22、減衰部23、水平ばね24などの諸元)は非免震構造のラック構造体の固有周期を基にして設定されている。
そこで、床面とRCマットとの間に免震層が設けられ、免震層に本実施形態の免震装置3と同様の免震装置が設けられた場合の傾斜免震構造のラック構造体の固有周期と、床面とRCマットとの間に免震層が設けられず本実施形態の免震装置3が設けられていない場合の非免震構造のラック構造体の固有周期とを比較する解析を行った。
As described above, in the present embodiment, the specifications of the damping device 2 (the specifications of the
Therefore, a rack structure having an inclined seismic isolation structure when a seismic isolation layer is provided between the floor surface and the RC mat, and a seismic isolation device similar to the
解析条件としては、ラック構造体のラックの全段数を13段(高さ:20m、13段目の高さ:約18m))とし、質量を924t(ラック構造体の自重:70t+収容物の最大重量350t+RCマットの重量約500t)とし、各質点の自由度は、1方向並進のみ可能とする。 As analysis conditions, the total number of racks in the rack structure is 13 (height: 20 m, height of the 13th stage: about 18 m)), and the mass is 924 t (self weight of the rack structure: 70 t + maximum of the contents) The weight is 350 t + the weight of the RC mat is about 500 t), and the degree of freedom of each mass point can be translated only in one direction.
下表に示すように、非免震構造のラック倉庫と、傾斜免震構造のラック倉庫では、固有周期が一致することがわかる。このため、本実施形態では、制振装置2の諸元を、非免震構造のラック構造体の固有周期を基に設定すれば、傾斜免震構造のラック構造体の固有周期を基に設定した値と同じ値となることがわかる。
As shown in the table below, it can be seen that the natural period of the rack warehouse with non-base isolation structure and that with the inclined base isolation structure match. For this reason, in this embodiment, if the specifications of the damping
次に、上述したラック倉庫の免制振システム1の作用・効果について図面を用いて説明する。
上述した本実施形態によるラック倉庫の免制振システム1では、ラック構造体12の最上部にTMDとして機能する制振装置2が設けられ、設置面とラック構造体12との間に免震装置3が設けられている。これにより、地震が生じた際には、免震装置3が主にラック構造体12における構造重心よりも下側の領域の加速度を低減させ、制振装置2が主にラック構造体12における構造重心よりも上側の領域の加速度を低減させることができる。その結果、本発明のラック倉庫の免制振システム1では、ラック構造体12の高さ方向の全体にわたって加速度を低減させることができる。
Next, operations and effects of the above-described rack warehouse
In the rack warehouse
制振装置2と免震装置3とを併用することにより、ラック倉庫13のような剛性の小さい構造物であっても所定の剛性を有する構造物と同様の効果を奏することができる。
制振装置2と免震装置3とを併用することにより、制振装置2のみでは効果が小さい地震波に対しても大きな応答低減効果を得ることができる。
By using the
By using the
免震装置3は、傾斜面を利用してラック構造体12を原位置に復元させることができるため、復元ばねを設ける必要がなく、バネ剛性を持たない構成となる。これにより、免震装置3は、入力地震波の特性による影響を受けにくい構成となり、地震波と共振することもないため、入力地震波の特性にかかわらず加速度を低減させることができて、免震効果を発揮することができる。
免震装置3が固有周期をもたない構成となるため、制振装置2の諸元を免震装置3の固有周期を考慮せずに容易に決定することができる。
特に、本実施形態では、制振装置2の可動質量22の固有周期は、本実施形態のような免震装置3が設けられずRCマットが床面に固定された非免震構造のラック構造体の1次周期に同調するように設定すればよいため、免震装置3の特性の影響がなく制振装置2の諸元を容易に設定することができる。
Since the
Since the
In particular, in this embodiment, the natural period of the
免震装置3は、摺動子6が下部案内部4とX方向に対して相対変位可能であるとともに、上部案内部5とY方向に対して相対変位可能であることにより、ラック倉庫13に特有の偏荷重や荷重変動があったとしても、ラック構造体12におけるラック倉庫13の床面15に対するねじれを抑制することができ、安定した応答低減効果を発揮することができる。
The
上述した本実施形態によるラック倉庫の免制振システム1が設けられた免制振構造のラック倉庫、本実施形態の制振装置2と同様の制振装置が設けられ免震装置は設けられていない制振構造のラック倉庫、および、制振装置および免震装置ともに設けられていない非免震・非制振構造のラック倉庫それぞれについて、地震時の応答加速度および応答変位を算出し、これらを比較する解析を行った。
A rack warehouse having a vibration-isolation structure provided with the above-described rack warehouse vibration-
解析条件としては、ラック構造体のラックの全段数を13段(高さ:20m、13段目の高さ:約18m))とし、質量を924t(ラック構造体12の自重:70t+収容物の最大重量350t+RCマット14の重量約500t)とし、各質点の自由度は、1方向並進のみ可能、加振方向は、水平方向のうちの収容物がラックに収容される方向とする。
地震波は、標準3波(エルセントロ波、TAFT波、八戸波、50kine標準化)、告示波(関東位相、神戸位相、ランダム位相)、東京湾北部地震(人工波)、および熊本本震の8の地震波とした。
制振装置の有効質量を3%とし、減衰定数を10%とする。
As analysis conditions, the total number of racks in the rack structure is 13 (height: 20 m, height of the 13th stage: about 18 m)), and the mass is 924 t (self weight of the rack structure 12: 70 t + The maximum weight is 350 t + the weight of the
The seismic wave consists of three standard waves (El Centro wave, TAFT wave, Hachinohe wave, 50 kine standardization), notification wave (Kanto phase, Kobe phase, random phase), Tokyo Bay northern earthquake (artificial wave), and Kumamoto main shock did.
The effective mass of the damping device is 3%, and the damping constant is 10%.
図6より、本実施形態によるラック倉庫の免制振システム1が設けられた免制振構造のラック倉庫では、他の構造のラック倉庫と比べてラック倉庫の低層部から高層部にわたって応答加速度を低減できることが確認できる。
図7より、本実施形態によるラック倉庫の免制振システム1が設けられた免制振構造のラック倉庫では、他の構造のラック倉庫と比べてラック倉庫の低層部と高層部との応答変位の差を低減できることが確認できる。
As shown in FIG. 6, in the rack warehouse having the vibration isolation structure provided with the
As shown in FIG. 7, in the rack warehouse having a vibration-isolation structure provided with the rack warehouse vibration-
また、制振装置2のみを設けた制振構造のラック倉庫では、地震波の特性によっては応答加速度を低減できないことがあるが、本実施形態によるラック倉庫の免制振システム1が設けられた免制振構造のラック倉庫では、地震波の特性の影響が小さく応答加速度を低減できることが確認できる。
さらに、本解析のケースでは、本実施形態によるラック倉庫の免制振システム1が設けられた免制振構造のラック倉庫であれば、ラック構造体の頂部を除き、応答加速度が荷崩れの目安となる500gal(5m/sec2)以下となることが確認できる。なお、本解析では、制振装置の有効質量を3%としているが、有効質量の比率を大きくすることでラック構造体の頂部の応答加速度についても500gal(5m/sec2)以下とすることが可能となる。
Further, in a rack warehouse having a damping structure provided with only the damping
Furthermore, in the case of this analysis, if the rack warehouse has a vibration-isolated structure provided with the rack warehouse vibration-
以上、本発明によるラック倉庫の免制振システム1の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施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。
例えば、上記の実施形態では、ラック倉庫13に対して同じ形態の制振装置2が複数設けられ、同じ形態の免震装置3が複数設けられているが、制振装置2および免震装置3が設けられる数は適宜設定されてよい。また、例えば諸元の異なる複数の制振装置2や複数の免震装置3がラック倉庫13に設けられていてもよい。
また、上記の実施形態では、可動質量22の固有周期は、免震装置3が設けられずRCマット14がラック倉庫13の床面15に固定されていると仮定した場合のラック構造体12の1次周期に同調する値に設定されているが、これ以外の値に設定されてもよい。
As mentioned above, although embodiment of the
For example, in the above-described embodiment, a plurality of
In the above embodiment, the natural period of the
1 ラック倉庫の免制振システム
2 制振装置
3 免震装置
4 下部案内部
5 上部案内部
6 摺動子
11 ラック
12 ラック構造体
13 ラック倉庫
14 RCマット
15 床面(設置面)
16 免震層
22 可動質量
41 下部摺動面
51 上部摺動面
DESCRIPTION OF
16
Claims (2)
前記ラック構造体の最上部に設けられTMDとして機能する制振装置と、
前記設置面と前記ラック構造体との間に設けられた免震装置と、を有し、
前記免震装置は、前記設置面の上部に設けられ、一の水平方向に沿って下側に凸となるV字形状に傾斜した下部摺動面を有する下部案内部と、
前記ラック構造体の底部に設けられ、前記一の水平方向に直交する他の水平方向に沿って上側に凸となる逆V字形状に傾斜した上部摺動面を有する上部案内部と、
前記下部摺動面と前記上部摺動面との間に配置され、前記下部摺動面に沿って前記下部案内部と前記一の水平方向に相対変位可能であるともに、前記上部摺動面に沿って前記上部案内部と前記他の水平方向に相対変位可能な摺動子と、を有することを特徴とするラック倉庫の免制振システム。 In a vibration isolation system of a rack warehouse where a rack structure in which racks are connected in multiple stages on the installation surface is installed,
A vibration damping device provided at the top of the rack structure and functioning as a TMD;
A seismic isolation device provided between the installation surface and the rack structure,
The seismic isolation device is provided at an upper portion of the installation surface, and a lower guide portion having a lower sliding surface inclined in a V shape that protrudes downward along one horizontal direction,
An upper guide portion provided at the bottom of the rack structure and having an upper sliding surface inclined in an inverted V shape that protrudes upward along another horizontal direction orthogonal to the one horizontal direction;
It is disposed between the lower sliding surface and the upper sliding surface, and is relatively displaceable in the horizontal direction with the lower guide portion along the lower sliding surface. A vibration isolation system for a rack warehouse, comprising: the upper guide portion and a slider that can be relatively displaced in the horizontal direction along the upper guide portion.
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