JP3789891B2 - 耐震板を有する基礎建築システム - Google Patents

Description

本発明の技術分野は耐震構造および地震学を取り扱う地球物理学に関する。

現在の技術では地震は予知不能とされている。地震を生じる主たる原因は地殻にある。そして、地震直後の影響は、震源または地震中心から発して大地を横切る弾性力（軸方向または第１の波および横方向または第２の波）である。

これらの力は表面、すなわち地−空気相または地−水相において異なる強度と波長（Ｑ波、レイリー波、ランゲ波、Ｌ波）の外面力を生じる。

外面波は、建築物に水平方向又は垂直方向にそれらを動かそうとする影響を及ぼし、もっとも破壊的である。影響は基礎を介して建築物の残りの部分で振動とねじりを生じる。

現在までに行われている研究は、地震の原因と、災害を防止するための予測（中国は１９７５年の海城 (Haicheng) 地域において地震を予測することができた）に寄与するすべてのものを扱っている。一方、建築物を対称又はピラミッド形状に突出させて中心に揚力を生じさせ、構造を強くし、あるいは炭素繊維で補強したコンクリートをも使用し、地震の破壊的な影響を減衰させる試みが行われている。

他の分野の研究は、延性で地震波を吸収または減衰して抵抗を有する材料を実現しようと試みている。

理想的な状態は、地震波が基礎に影響を及ぼす前にそれを減衰又は消滅させることであろう。これらの方針に従って、電気流動材を使用する研究は、近い将来にこれらの特性を考慮して基礎を作ることが可能になることを予見させている。

これらの材料は、電流が通じているときは固体状態すなわち剛であり、電流が停止するとミリ秒の単位で地震波をよりよく吸収するゲラチン状態に変化する性質を持っている。

スペインでは、効力を有する法律は耐震建設スタンダード，ＮＣＳＥ９４である。

本発明のより深い理解を与えるため、考慮されている最も関連する概念を簡潔に述べる。
１．全ての地震波の力は、伝播のための理想的な媒体を要しながら接触によって相互に反応する。
２．軸方向又は第１および類似の地震波は、音波のように作用し、そして固体又は流体を介して伝えられる。
３．横方向又は第２および類似の地震は、固体のみによって伝達される。
４．液体の非圧縮性
５．接触相互作用力は真空を通じては伝播しない。
６．力線は液体を通じては伝達されない。
７．パスカルの定理は全状況において考慮される。
８．図面においてよりよい説明のために部分的な比率は意図的に強調されている。
９．力は、方向、ベクトル方向、作用点のみが考慮されている。

本発明の狙いは、耐震板によって基礎を地震の弾性力から隔離し、それによって建設されたシステム（建築物、橋等）の静的なバランスが破壊されるのを回避し、そして地震波が構造物の残りの部分に伝達されないようにすることである。

耐震板（１４）（図１）は、好ましくは正方形の形状を有し種々の厚さを有している容器からなり（図１）、２つの部分に分割されている（図２）。

部分（１３）には、液体又は半液体が小さな圧力の下に封入されている。これは、地震波を圧力に変換し、そしてその力線を消滅させるためである。

部分（１２）には、軸方向波が固体および流体を介して伝達し、しかし真空を介しては伝達しないという仮定の下で、軸方向波の伝達を防止するために真空が封入されている。

耐震板（１４）は大きな圧力を支持しなければならない。部分（１３）では液体の非圧縮性が考慮されている、そして部分（１２）では（そこでは真空が生成されている）幾つかのセパレーター（２）が、最小の接触によって最大の抵抗を有するように好ましくは球形の形状を有し、面（１と３）の間に配設されている。

図２において、面（１）と面（３）は小さな可撓性を有していることは強調される。これは、地震波の機械的な力が容器（１３）の液体に圧力を作用させるようにするためである。

図２の面（４）は図３に見られるように常に建設システムと接触している。

地震の弾性力はその順序と周波数に従って、最初に面（１）（図２）に作用し、次にセパレーター（２）に力を及ぼし、そして面（３）に及ぼし、次に容器（１３）の液体に力を及ぼし、そこでは力が面（４）に作用する圧力に変換され、そしてこの面が建設システムに力を及ぼす。図３にプレート（１）の底面、側面または周面における耐震板（１４）の正しい組立を示す。周面の耐震板（もしベースプレートを囲むのが単一の耐震板でないならば）は液体が同時にプレート周面の全体に作用するように一つの耐震板が他の耐震板に対して容器（１３）の部分で結合される。力（Ｆ１）は建築物の静的な力を表している、力（Ｆ２）は地面からの反作用である。この力は静的なバランスを崩すことなくそれ以下の大きさの他の力（地震）によって置き換えることができる。

力（Ｆ３）（図３）は表面地震力と考えられ、この力は液体（１３）に圧力を及ぼし、これはプレートを囲む圧力を生成し、プレートを圧縮しようとする。これらの圧力は大きさが等しく且つ反対向きであるので、相殺される。

力（Ｆ４）は不均衡な力である。力（Ｆ３）は作用であり、力（Ｆ４）は反応である。

効果
強調すべき効果は以下の通りである。

建築物の振動と捻りを回避し、異なる設計の実施を可能にし、地震波の減衰又は相殺が実現される。

建築物の内部にいる人々に対する、建物内で感じる地震の心理的影響を回避することも試みられている。

本発明の応用は任意の建設に適用することができ、それはインフラストラクチャー、水、ガスパイプ等を保護するように広い面積をカバーすることを可能にしている。

本発明は機械、音波等の振動を減衰することにも適用することができ、同様に橋の梁またはデッキの支持物にも適用することができる。

限定することなしに、性質が異なる３つの好ましい建設の態様を詳細に述べる。

建築物とそれに類似の建設において、同時に液体の反応が作用するように一つの耐震板が他の耐震板に連通する（閉回路を形成する）可能な限り大きな耐震板（１４）を有する周囲壁と建築物基礎とからなる２重の耐震バリアは特筆されるものである。それは建築物全体を筋かいし、もし地中でかなりの程度の亀裂が発生した場合にベースプレートを保護するために補強スラブによって形成される。

建設の好ましい一形態が図４，５に示されている。

整地した後に、周囲壁（６）が防護コンクリートと基礎（７）のベースを有するようにまっすぐに配置され、耐震板（１４）が設置され、そして補強スラブ（８）と壁（５）とボックス（１５）やベースプレートを囲むもののための鉄筋が設置される。スラブ（８）がコンクリート打ちされ、続いて壁（５）とベースプレートを内包するボックス（１５）の型枠が作られる。コンクリート打ちされ、型枠が除かれると、耐震板（１４）はボックスの内面に設置され、それによってベースプレートが保護される。

単一の耐震板がベースプレートの基礎の上に配設され、そして、その周囲（図４においては４辺）にも単一の耐震板（１４）が配設され（図４）、もし周囲に４つの耐震板が配設されるならば、液体（１３）に対応する部分（図２）は一つの閉回路をなすように連通される。

ベースプレート（１６）の鉄格子が設置され、柱（１７）の鉄筋が設置され、そしてコンクリート打ちがされる。空間（９）は空洞または静的な強さを得るために砂利または砂利に類似のものによって充填するようにしてよい。床または敷き板（１０）は、壁や柱との間に伸縮ジョイントを有している。地面は図４と図５において符号（１１）によって示されている。

図６において、ベースプレートはその円錐形状であるために特筆に値する。これは低い静荷重または隔離されているベースプレートを有する建築物（橋、高架道路等）の設計に特に適している。これは例えばピラミッド状あるいは円柱状のような他の形状をとり得る。

これらのタイプのベースプレートの狙いは、最も低い面を外面地震波にさらし、屈折角を形成し、これにより力をほとんど抵抗がないところに伝達させることを簡単にし、特にベースプレート（１６）を囲んで静的荷重に付加して下向きに押しあるいは定着させる合力を追加して得る。

図式的な方法により、以下にその特性のみを考慮して説明がなされている。

力（Ｆ１）（図６）は、ベースプレート（１６）に作用する外面地震波の力であり、この力の一部分はベースプレートを取り囲んでほとんど抵抗を受けることなく上向きに伝達し、そしてこの力の他の部分は耐震板（１４）に作用し、液体内に圧力を生じ、その圧力は耐震板（２）を有する壁に対して垂直に圧力を及ぼし、合力（Ｒ１）と（Ｒ２）を与える（合力が生成される周面の対抗する２点が考慮されている）。

合力（Ｒ１）と（Ｒ２）から、垂直下向きの力を生じる他の合力（Ｒ３）を得る。

ベースプレートの掘削は通常は立方形にされるため、その空間の残りの部分はプレート上に力（Ｆ２）（それは分解すると一つは水平方向もう一つは垂直上向き方向の２つの力になる）の反対方向に作用する静的な力を得るように粗コンクリートによって充填される。

地中壁（図７）の目的はもっとも破壊的な外面地震波から既設の建設物を保護することである。

地震力（Ｆ１）（図７）は地面（１１）と粗コンクリート充填物（５）を介して伝達し、耐震板（１４）に作用し、今度は均一の状態で地面に作用する。

これらの壁の効率は相対的なものであって、Ｑ波は相殺するが、異なる波長を有する残りの部分の地震波については力の一部を壁の反対面に伝達することを許してしまう。この建設方法は距離や深さ等についての研究を要する。

地中壁のこのアイデアはもしコストが許すならば電気流動材を使用することによりもっと効率的あるいは実際的になると考えられている。これの実行は大変簡単であって、掘削は可能な限り狭くかつ深く行い、掘削孔に電気流動材、あるいは公知の半液体材料、あるいは入手可能なものを充填し、これはもっとも簡単で安価な解決となろう。

歴史的あるいは統計的なデータから可能な地震源または震央を知って、前記壁を外面力を減衰させるバリアとして建設することができ、この方法では軸方向あるいは第１の波および類似の波が固体または流体を介して伝達し壁を通過するが、これらの波はもっとも危険なものではない。

斜視図である。 （１３）は液体によって占められる空間、（１２）は真空が生成されている空間、（１）は地面と接触する外力、（２）は面（１）面（３）のセパレーター、（３）は面（１３）面（１２）の間の隔壁、（４）は建設システムと接触する外力、を示す耐震板（１４）の断面図である。 （１）はベースプレートと柱、（１４）は耐震板、（Ｆ１）は静的な力、（Ｆ２）は地面からの反力、（Ｆ３）は地震の外面力、（Ｆ４）は力の不均衡から生じる力、を示す断面図である。 耐震板（１４）を有利に用いた場合の切断平面図である。 （１７）は柱、（１４）は耐震板、（１６）はベースプレート、（４）はベースプレートを取り囲むボックス、（５）は建築物を取り囲む周囲壁、（６）は防護コンクリート、（７）は耐震板を支える防護浮動コンクリート、（８）は建築物の筋かいのための補強されたベースプレート、（９）は空洞または充填された空洞部、（１０）は壁と柱の間の伸縮ジョイントを有する床または鉄補強プレート、（１１）は地面、を示す図４の断面図である。 （１６）は円錐形のベースプレートと柱、（１４）は耐震板、（Ｆ１）は地震の横方向の力、（Ｆ２）は不均衡によって生じる力を示す断面図である。 （５）はコンクリート充填物、（１４）は耐震板、（１１）は地面、（Ｆ１）は地震力、を示す地中壁の断面図。

Claims (6)

1. 地震力あるいは他の任意の類似の力が前記基礎に作用する前に、前記力が建設物の他の部分へ伝達することを防止するように、耐震板により基礎（１６）を前記力から隔離し、板（１４）または耐震容器が、内部に真空部分とセパレーターとを有する一つの室（１２）と内部に圧力を有する液体または半液体が存在する一つの室（１３）とを有する隣接する平らな室からなることを特徴とする建築物、建設物、インフラストラクチャー、基礎あるいはベースプレートあるいは柱あるいはパイルあるいは地中へ挿入される類似物を有する建造物を保護する耐震板を有する基礎建設システム。
2. 内部に真空が生成された前記室（１２）は、固体および流体を介して伝達する軸方向波または類似の波を作動的に減衰できるように外側に配置され、
   前記室（１２）は隣接する壁（１，３）の間にセパレーター（２）を有し、
   前記隣接する壁（１，３）の少なくとも一つは可撓性材料からなる、ことを特徴とする請求項１に記載の耐震板を有する基礎建設システム。
3. 内部に液体または半液体が存在する前記室（１３）は、地震の弾性力を圧力に作動的に変え、それによってその力線を破断できるように内側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の耐震板を有する基礎建設システム。
4. 複数の前記板（１４）または耐震容器が配置され、前記板（１４）または耐震容器の前記内部に圧力を有する液体又は半液体が存在する室（１３）は、液体が閉回路を形成するように連通されていることを特徴とする請求項１に記載の耐震板を有する基礎建設システム。
5. 隔離された前記基礎（１６）において、形状が円柱形、ピラミッド形、円錐形であるときは、地震波に対してより小さい横方向の表面積を呈し、屈折角を生成し、下向き方向の垂直の合力を得ることにより、形状が効率に寄与することを特徴とする請求項１に記載の耐震板を有する基礎建設システム。
6. 既設の建築物を外面波から保護する地中壁（５）を有すること特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の耐震板を有する基礎建設システム。

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