JP2021148200A - 免震装置及び免震装置の固定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このような免震装置では、通常の荷役の際の振動で免震手段が水平移動しないように、上部構造物と下部構造物をせん断ピンで固定しているが、台風のような強風でもせん断ピンが破断する場合がある。そのため、強風でせん断ピンが破断しないように、せん断ピンとは別に、強風時のみ上部構造物と下部構造物を固定する構造を設ける場合がある。
このような構造としては特許文献1に記載の押しボルトと受け板を用いた圧縮支持構造が知られている。この構造は2つの押しボルトで受け板を免震装置の移動方向の両側から挟んで上部構造物と下部構造物を固定する。
一方で、この構造では免震手段の移動方向の両側から各々押しボルトを操作するため、免震手段の移動方向の両側に作業スペースを設ける必要がある。特にコンテナクレーンのように免震手段の移動方向が海陸方向の場合、海側の押しボルトを操作する際に、作業員の足場が岸壁の法線や接岸中の船舶の係留索と干渉しないように作業スペースを確保する必要があり、作業性の点で改善の余地がある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、従来よりも上部構造物と下部構造物を固定する際の作業性に優れた免震装置の提供を目的とする。
そのため、圧縮支持構造と引張支持構造を操作する際の作業スペースを免震手段の移動方向の片側にのみ設けることができ、従来よりも上部構造物と下部構造物を固定する際の作業性に優れる。
まず図1を参照して本実施形態に係る免震装置21を備えたクレーン1の概略構成を説明する。ここではクレーン1として、岸壁12に接岸したコンテナ船48との間でコンテナ10の荷役を行う岸壁クレーンが例示されている。
図2〜図4に示すように免震装置21は上部連結板31、下部連結板33、積層ゴム35、浮上り防止装置39、油圧シリンダ50、せん断ピン22、圧縮支持構造51、及び引張支持構造61を備える。
積層ゴム35は、地震の際に水平方向に変形することで上部構造物の振動の周期を長くする免震手段であり、上部連結板31と下部連結板33を鉛直方向に連結して設けられる。
浮上り防止装置39は地震の際の振動で上部連結板31を含む上部構造物が浮き上がるのを防ぐとともに、積層ゴム35が変位する水平方向をX方向に拘束する構造であり、レール41、垂直ローラ43、及び水平ローラ49を備える。
レール41は逆T字形状の長板であり、長手方向がX方向を向くようにウェブ41aの上端が上部連結板31に接合される。図3及び図4ではレール41は上部連結板31のY方向の両端に1本ずつ設けられる。
垂直ローラ43は軸方向がY方向を向いて、その平坦面がレール41のウェブ41aを挟んでY方向に対向するように1対が配置される、また1対の垂直ローラ43は、円筒面がレール41のフランジ41bの上面と対向するように配置される。垂直ローラ43は下部連結板33に立設された板状の垂直ローラ保持板45a、45bに回転可能に軸支されており、上部連結板31のY方向への移動を垂直ローラ43の平坦面が阻止し、浮き上がりを垂直ローラ43の円筒面が阻止する。図4では垂直ローラ43は1本のレール41に2対設けられる。
水平ローラ49は上部連結板31が下部連結板33に対して水平方向に回転するのを規制する部材であり、軸方向がZ方向を向くように、かつ円周面がレール41のウェブ41aを挟み込むように、2本のレール41のうちの片方に2対が設けられる。
せん断ピン22は、上部連結板31及び下部連結板33を通常の荷役の際は固定し、地震の際の振動で破断することで固定を解除する部材であり、ここではリンク機構37を固定する。リンク機構37は上部連結板31と下部連結板33を連結しており、上部連結板31に連結されたリンク部材37aと、下部連結板33に連結されたリンク部材37bが、リンク部材37cを介してピン40、38でY方向に軸支されている。せん断ピン22はリンク部材37aとリンク部材37cをY方向に挿通して連結することで、リンク機構37がX方向に横行するのを阻止する。
図5及び図6に示すように圧縮支持構造51は、押しボルト53及び押しボルト受け部55を備える。
この構造では、押しボルト53のネジ先53aが押しボルト受け部55に当接した状態では、連結した部分において下部連結板33と上部連結板31がX方向において互いに近づく向きに移動しようとしても移動を阻止される。
図5及び図7に示すように引張支持構造61は、引きボルト63及び引きボルト受け部67を備える。
図7に示すように引きボルト受け部67にはX方向に貫通するネジ溝67aが切られており、ネジ溝67aに引きボルト63が螺合する。引きボルト受け部67の海側端部にはナット71が埋め込まれている。ナット71は引きボルト受け部67に加えられる引張力の一部を負担する部材であり、引きボルト63が螺合する。
クレーン1の通常荷役中は引きボルト63から引きボルト頭部69を外すか、引きボルト63を引きボルト受け部67から外す等して引きボルト63と下部連結板33又は上部連結板31の連結を解除する。これにより、引張支持構造61が下部連結板33と上部連結板31の移動を拘束する力が消失する。このように、引きボルト63と下部連結板33又は上部連結板31の連結を解除するだけで直ちに拘束力を解除できるのもこの構造の有利な点である。
このように圧縮支持構造51の圧縮力の調整と引張支持構造61の引張力の調整をX方向陸側から調整できる構造は、特に海脚3aに設けられた免震装置21を固定する場合に有利である。この点についてより具体的に説明する。
この際、海側の走行機構7の走行路であるレール8aと岸壁12の海側端部の距離によっては係留索48bが免震装置21aに近接する。そのため、海側から免震装置21aの固定作業を行う場合、調整を行う作業員の足場が係留索48bと干渉しないように作業スペースを確保する必要がある。
これに対して本実施形態の免震装置21aは押しボルト頭部59と引きボルト頭部69を、いずれも積層ゴム35の移動方向の片側であるX方向陸側に配置できる。そのため、圧縮支持構造51の圧縮力の調整と引張支持構造61の引張力の調整をX方向陸側から調整でき、海側の作業スペースが不要になる。よって海側から固定作業を行う必要がある従来の構造と比べて作業性に優れ、作業コストも低減できる。
また、圧縮支持構造51は押しボルト頭部59の回転角の変更だけで圧縮力の調整と、圧縮力の発生/解除の操作ができる。引張支持構造61も引きボルト頭部69の回転角の変更だけで引張力の調整と、引張力の発生/解除の操作ができる。そのため油圧ダンパとは異なり、油圧の調整のような煩雑な作業が必要ないのも有利な点である。
具体的には、地震が止まった後で、上部連結板31が下部連結板33に対してX方向陸側にずれた状態で停止した場合、圧縮支持構造51で上部連結板31をX方向海側に押し出すことで、下部連結板33と上部連結板31のX方向の位置を地震前に戻す。
あるいは、地震が止まった後で、上部連結板31が下部連結板33に対してX方向海側にずれた状態で停止した場合、圧縮支持構造51で上部連結板31をX方向陸側に引っ張ることで、下部連結板33と上部連結板31のX方向の位置を地震前に戻す。
図5では圧縮支持構造51の押しボルト53と引張支持構造61の引きボルト63を下部連結板33に連結された垂直ローラ保持板45bに保持させているが、下部連結板33に連結された他の部材、あるいは下部連結板33に直接保持させてもよい。
圧縮支持構造51と引張支持構造61の数は、下部連結板33と上部連結板31を固定できる限り、適宜設定できる。図5ではY方向両端近傍に2組の圧縮支持構造51と引張支持構造61を配置しているが、3組以上を配置してもよい。
以上が第1の実施形態に係る免震装置21の構造の詳細な説明である。
まず、クレーン1が設置された岸壁12に台風等の強風が来襲する直前であったとする(図8のS0)。ここでいう強風とは、せん断ピン22が破断する風圧を生む可能性がある風速の風を意味し、台風以外にも低気圧や竜巻による風も含む。
さらに、引張支持構造61で下部連結板33と上部連結板31を連結し、連結した部分において互いに離れる向きに移動するのを拘束する(図8のS2、引張支持工程)。具体的には図7に示すように引きボルト63を引きボルト受け部67に螺合させ、引きボルト頭部69を引きボルト63に螺合させて回転させ引きボルト保持部65に当接させる。これにより、下部連結板33と上部連結板31を、押しボルト53の一端側から引っ張った状態で固定する。
ただし、一方の工程を先に実施して圧縮応力値又は引張応力値を設定した後で他方の工程を実施するのが好ましい。
このように、圧縮支持工程と引張支持工程の一方を先に実施してから他方の工程を実施することで、圧縮応力値と引張応力値を合わせやすくなる。これにより、圧縮応力値と引張応力値の違いにより積層ゴム35やせん断ピン22にX方向の一方の向きに偏った内部応力が発生するのを防止できる。
具体的には、圧縮支持構造51の押しボルト頭部59をS1と逆向きに回転させてネジ先53aを押しボルト受け部55から離間させることで、圧縮力を解除する。
さらに、引張支持構造61の引きボルト頭部69をS2と逆向きに回転させて引きボルト保持部65から離間させるか、引きボルト63を引きボルト受け部67から取り外すことで、引張力を解除する。
以上が免震装置21の固定方法の手順の説明である。
そのため免震装置21は、圧縮支持構造51と引張支持構造61を操作する際の作業スペースを陸側にのみ設けることができ、従来よりも上部構造物と下部構造物を固定する際の作業性に優れる。
第2の実施形態は第1の実施形態において、押しボルト受け部55を上部連結板31に直接固定せずにレール41と押しボルト53で挟む構造としたものである。
なお、第2の実施形態において第1の実施形態と同様の機能を果たす要素については同一の番号を付し、主に第1の実施形態と異なる部分について説明する。
押しボルト保持部81は押しボルト保持部57と同様に押しボルト53が螺合するネジ孔85aを備えた部材であるが、押しボルト保持部57とは異なり下部連結板33の上面に固定されている。
押しボルト保持部81はY方向から見てL字状のブロックであり、ネジ孔85aはL字のZ方向に立ち上がった部分をX方向に貫通して形成される。
ボルト受けプレート87はレール41の陸側端面と押しボルト53のネジ先53aの間に配置され、かつ押しボルト保持部81のL字のX方向に延在する部分の上面に配置される。
この構造では押しボルト53のネジ先53aとレール41の海側端面がX方向にボルト受けプレート87を挟んで下部連結板33と上部連結板31を連結する。これにより、連結した部分であるボルト受けプレート87において、下部連結板33と上部連結板31が互いに近づく向きに移動するのを拘束する。この構造ではネジ先53aから加えられる圧縮力をボルト受けプレート87とレール41の両方が受けるため、レール41も押しボルト受け部55の機能の一部を担うと言える。
このように押しボルト保持部57に相当する部材は、圧縮支持構造51が連結した部分において下部連結板33と上部連結板31が互いに近づく向きに移動するのを拘束できるのであれば、下部連結板33にも上部連結板31にも直接固定する必要はない。
第3の実施形態は第1の実施形態において、押しボルト53が引きボルト63を兼ねる構造としたものである。
なお、第3の実施形態において第1の実施形態と同様の機能を果たす要素については同一の番号を付し、主に第1の実施形態と異なる部分について説明する。
この構成では押しボルト53のネジ先53aがネジ溝53bに螺合されることで、押しボルト53は上部連結板31がX方向の海陸いずれの向きに移動するのも拘束する。そのため押しボルト53は、連結した部分において下部連結板33と上部連結板31が互いに近づく向きだけでなく、離れる向きに移動するのも拘束する。
よってこの構成では押しボルト53が引きボルト63を兼ねており、圧縮支持構造51が引張支持構造61を兼ねる。
このように圧縮支持構造51が引張支持構造61を兼ねる構造でもよい。
例えば第1及び第2の実施形態は圧縮支持構造51と引張支持構造61が独立した構造であるため、圧縮応力と引張応力のバランスを第3の実施形態よりも調整しやすい点で有利である。また第1の実施形態は第2の実施形態のように、レール41を介して圧縮力を伝達する必要がないので、設計の自由度が第2の実施形態よりも高い点でも有利である。
一方で第2の実施形態は押しボルト受け部55をレール41と押しボルト53で挟む構造であるため、押しボルト53を短くでき、第1の実施形態と比べて押しボルト53の呼び径が小さい場合でも強度を確保できる点で有利である。また、押しボルト保持部81とレール41の海側端面でボルト受けプレート87を挟んだだけでボルト受けプレート87が移動しないように拘束できるのであれば、押しボルト53は必須ではない点も有利である。
また、第3の実施形態は圧縮支持構造51のみを有する既存の免震装置21の押しボルト受け部55にネジ溝53bを切るだけで引張支持構造61を形成できるため、設置コストの点で有利である。
例えば第1〜第3の実施形態では引張支持構造61として引きボルト63を用いた構造を例示したが、引張支持構造61の構造は引きボルト63を用いた構造に限定されない。引張支持構造61は連結した部分において下部連結板33と上部連結板31が互いに離れる向きに移動するのを拘束でき、かつ拘束の必要がない場合に拘束を解除できる構造であれば、ワイヤ等で下部連結板33と上部連結板31を連結した構造でもよい。
また、第1〜第3の実施形態では免震装置21の適用対象として岸壁クレーンを例示したが、地震の際に倒壊の可能性がある構造物であれば、免震装置21の適用対象は家屋やビル等の構造物でもよい。
3 :脚部
3a :海脚
3b :陸脚
7 :走行機構
8 :ワイヤ
8a、8b :レール
9 :桁部
10 :コンテナ
11 :トロリ
12 :岸壁
13 :スプレッダ
21、21a、21b :免震装置
22 :せん断ピン
31 :上部連結板
33 :下部連結板
35 :積層ゴム
37 :リンク機構
37a、37b、37c :リンク部材
38 :ピン
39 :浮上り防止装置
40 :ピン
41 :レール
41a :ウェブ
41b :フランジ
43 :垂直ローラ
45a、45b :垂直ローラ保持板
48 :コンテナ船
48a :フェンダー
48b :係留索
48c :係船柱
49 :水平ローラ
50 :油圧シリンダ
51 :圧縮支持構造
53 :押しボルト
53a :ネジ先
53b :ネジ溝
55 :押しボルト受け部
57 :押しボルト保持部
57a :押しボルト用ネジ溝
59 :押しボルト頭部
61 :引張支持構造
63 :引きボルト
65 :引きボルト保持部
65a :貫通孔
67 :引きボルト受け部
67a :ネジ溝
69 :引きボルト頭部
71 :ナット
81 :押しボルト保持部
85a :ネジ孔
87 :ボルト受けプレート
Claims (6)
- 下部構造物と上部構造物を水平方向に移動可能に連結する免震手段と、前記下部構造物と前記上部構造物を連結し、連結した部分において前記下部構造物と前記上部構造物が互いに近づく向きに移動するのを拘束する圧縮支持構造を備えた免震装置において、
前記下部構造物と前記上部構造物を連結し、連結した部分において前記圧縮支持構造が移動を拘束する向きと平行で互いに離れる向きに移動するのを拘束する引張支持構造を備えたことを特徴とする免震装置。 - 前記圧縮支持構造が、前記下部構造物と前記上部構造物の一方に螺合され、その頭部を回転させることで前記水平方向に移動可能な押しボルトと、前記下部構造物と前記上部構造物の他方に設けられ、前記押しボルトのネジ先が当接する押しボルト受け部で構成され、
前記引張支持構造の引張力を前記押しボルトの前記頭部側から調節可能に構成したことを特徴とする請求項1に記載の免震装置。 - 前記引張支持構造は、
前記下部構造物と前記上部構造物の一方に設けられた引きボルト保持部に前記押しボルトの移動方向と同じ方向にスライド可能に保持された引きボルトと、
前記下部構造物と前記上部構造物の他方に設けられ、前記引きボルトが螺合するネジ溝を備える引きボルト受け部を備え、
前記押しボルトが移動する向きにおいて、前記引きボルトの頭部が前記押しボルトの頭部と同じ側の端部に設けられる請求項2に記載の免震装置。 - 前記押しボルト受け部に前記ネジ溝が設けられて前記引きボルト受け部を兼ねており、前記押しボルトが前記引きボルトを兼ねている請求項3に記載の免震装置。
- 下部構造物と上部構造物を水平方向に移動可能に連結する免震手段を備える免震装置において、前記下部構造物と前記上部構造物を強風の際に固定する、免震装置の固定方法であって、
前記下部構造物と前記上部構造物を連結し、連結した部分において、前記下部構造物と前記上部構造物が互いに近づく向きに移動するのを拘束する圧縮支持工程と、
前記下部構造物と前記上部構造物を連結し、連結した部分において前記圧縮支持工程で移動を拘束する向きと平行で互いに離れる向きに移動するのを拘束する引張支持工程と、
を実施することを特徴とする免震装置の固定方法。 - 前記圧縮支持工程と前記引張支持工程の一方を先に実施した後で、前記圧縮支持工程と前記引張支持工程の他方を実施する請求項5に記載の免震装置の固定方法。
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