JP3952105B2

JP3952105B2 - 積層ゴム支承

Info

Publication number: JP3952105B2
Application number: JP16970998A
Authority: JP
Inventors: 庸一河島; 裕之宮出
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1998-06-17
Filing date: 1998-06-17
Publication date: 2007-08-01
Anticipated expiration: 2018-06-17
Also published as: JP2000001820A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビルや戸建て住宅等の建築物、橋梁等の土木構造物等の免震などに利用される積層ゴム支承に関し、さらに詳しくは、ゴム層における局部的な歪みの発生を抑制し、ゴム層の局部破壊を防止すると共に、外観を正常に保つことを可能にした積層ゴム支承に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビルや戸建て住宅等の建築物、橋梁等の土木構造物等の免震支承の構造として、例えば、未加硫のゴムシートと接着処理した中間鋼板とを交互に積層して一体的に加硫成形し、その積層体の上下両端面に端部鋼板を加硫接着したフランジ一体型の積層ゴム支承が知られている。
【０００３】
しかしながら、上述の積層ゴム支承は水平方向の剪断力を受けると、端部鋼板との接合面のゴム層に極めて大きな歪みが発生し、端部鋼板付近のゴム層に永久変形を引き起こす場合がある。特に、上記傾向はゴム層として高減衰ゴムを使用した場合に顕著に現れる。そして、ゴム層に局部的な歪みが残存すると、積層ゴム支承の外観を損ねるばかりでなく、その残存した歪みがゴム層の局部破壊を引き起こすという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ゴム層における局部的な歪みの発生を抑制し、ゴム層の局部破壊を防止すると共に、外観を正常に保つことを可能にした積層ゴム支承を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の積層ゴム支承は、ゴム層と中間鋼板とを交互に積層した積層体の上下両端面に端部鋼板を一体的に取り付けた積層ゴム支承において、前記ゴム層の本体ゴムに温度２５℃における１５０％伸長時のヒステリシスロスが５０％以上で、かつ２５℃、１５０％伸長時の５回目の応力が９ｋｇｆ／ｃｍ ² 以下となる高減衰ゴムを使用すると共に、少なくとも前記端部鋼板に近い段のゴム層に前記本体ゴムの周縁部を一体的に囲む補強ゴムを配置し、該補強ゴムをゴム１００重量部のうち５０重量部以上の天然ゴムを含むゴム組成物から形成すると共に、その剪断弾性係数Ｇを前記本体ゴムよりも大きくしたことを特徴とするものである。
【０００７】
このように端部鋼板付近のゴム層の周縁部、即ち局部歪みが発生しやすい部分に上記補強ゴムを配置したことにより、ゴム層の大部分に高減衰ゴムを使用した場合であっても、ゴム層における局部的な歪みの発生を効果的に抑制することが可能になり、その結果として、ゴム層の局部破壊を防止すると共に、外観を正常に保持することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成について添付の図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態からなる積層ゴム支承を例示するものである。図において、積層ゴム支承は、複数層のゴム層１と複数枚の中間鋼板２とを交互に積層した円柱状の積層体の上下両端面に円盤状の端部鋼板３を一体的に取り付けた構造になっている。この積層ゴム支承は、例えば、未加硫のゴムシートと接着処理した中間鋼板２とを交互に積層して一体的に加硫成形し、その積層体の上下両端面に端部鋼板３を加硫接着して形成することができる。
【０００９】
複数層のゴム層１は、端部鋼板３付近に位置するゴム層１の周縁部１ａを除いた部分が高減衰ゴムから構成されている。この高減衰ゴムは２５℃、１５０％伸長時のヒステリシスロスが５０％以上で、かつ２５℃、１５０％伸長時の５回目の応力が９ｋｇｆ／ｃｍ²以下となる物性を有するものである。このような高減衰ゴムは所定の免震性能を発揮するようになっている。高減衰ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴム等を使用することができる。また、これらゴムには、必要に応じて、充填剤、可塑剤、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫助剤等の添加剤を配合することができる。充填剤としては、ＨＡＦカーボン、ＳＡＦカーボン等のカーボンブラック等が、可塑剤としては、アロマオイル、ワックス等が、加硫剤としては、硫黄、亜鉛華等が、加硫促進剤としては、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド（ＣＢＳ）、ジベンゾチアジルジスルファイド（ＤＭ）等が、加硫助剤としては、ステアリン酸等が挙げられる。
【００１０】
高減衰ゴムは免震性能が優れているものの、水平方向に極度な剪断力を受けると、永久歪みが残存し易いという欠点がある。そこで、本発明では積層ゴム支承に対して水平方向に剪断力を与えたときの永久歪みの発生位置を詳細に解析し、その解析結果に基づいて局部歪みが発生しやすい部分に枠状に補強ゴムを配置したのである。即ち、端部鋼板３付近のゴム層１の周縁部１ａは、ゴム層１の本体ゴムとは物性が異なる補強ゴムから構成されている。
【００１１】
ゴム層１の周縁部１ａに配置する補強ゴムとしては、ゴム層１の本体ゴムよりも剪断弾性係数Ｇを高くした高弾性ゴムを使用することができる。高弾性ゴムはゴム層１の本体ゴムより弾性率が高いものであれば該本体ゴムと同種類のゴム及び添加剤を使用することが可能である。この補強ゴムの剪断断弾性係数Ｇは本体ゴムの剪断断弾性係数Ｇの１．１〜３倍、より好ましくは１．２〜２倍にすることが望ましい。この値が１．１倍未満であると歪み抑制効果が不十分になる。なお、剪断断弾性係数Ｇ（ｋｇｆ／ｃｍ²）は２軸剪断試験機により、０．５Ｈｚ、１５０％伸長時の条件で測定したものである。
【００１２】
上述のように端部鋼板３付近のゴム層１の周縁部１ａに高弾性ゴムからなる補強ゴムを配置することにより、特にゴム層１の本体ゴムに高減衰ゴムを使用して所定の免震性能を得ようとした場合であっても、ゴム層１における局部的な歪みの発生を効果的に抑制することが可能になるので、ゴム層の局部破壊を防止し、しかも外観を正常に保持することができる。
【００１３】
また、ゴム層１の本体ゴムに高減衰ゴムを使用する場合には、ゴム層１の周縁部１ａに配置する補強ゴムとして、歪みに対して強い天然ゴム系の材料を使用することができる。特に高減衰化していない通常の天然ゴムは歪みに対して強いので好ましい。なお、天然ゴム系の材料とはゴム１００重量部のうち５０重量部以上の天然ゴムを含むゴム組成物を意味する。また、補強ゴムとして天然ゴム系の材料を使用する場合においても、補強ゴムの剪断弾性係数Ｇをゴム層１の本体ゴムよりも高くすることが好ましい。
【００１４】
上述のようにゴム層１の本体ゴムに高減衰ゴムを使用する一方で、端部鋼板３付近のゴム層１の周縁部１ａに天然ゴム系材料からなる補強ゴムを配置することにより、ゴム層１の大部分に高減衰ゴムを使用して所定の免震性能を得ようとした場合であっても、ゴム層１における局部的な歪みの発生を効果的に抑制することが可能になるので、ゴム層の局部破壊を防止し、しかも外観を正常に保持することができる。
【００１５】
本発明において、補強ゴムは端部鋼板３側の段から１層〜５層のゴム層１に配置するようにすればよい。これは、水平方向の剪断力による歪みの影響が主として端部鋼板３側の段から１層〜５層のゴム層１に及ぶからである。特に、補強ゴムを複数層のゴム層１に配置する場合、これら複数層のゴム層１に対して一種類の補強ゴムを配置してもよいが、層間で材料や物性を互いに異ならせてもよい。この場合、複数層のゴム層１において、補強ゴムの剪断弾性係数Ｇを端部鋼板３に近い側ほど段階的に大きくすることが好ましい。また、補強ゴムを複数層のゴム層１に配置する場合、これら複数層のゴム層１に対して同一体積の補強ゴムを配置してもよいが、層間で体積を互いに異ならせてもよい。この場合、図２に示すように、複数層のゴム層１において、周縁部１ａにおける補強ゴムの体積を端部鋼板３に近い段のゴム層ほど段階的に大きくすることが好ましい。
【００１６】
更に、補強ゴムの厚さ方向の配置領域はゴム層全段厚さの５〜３０％にすることが好ましい。この補強ゴムの厚さ方向の配置領域がゴム層全厚の５％未満であると歪み抑制効果が不十分になり、逆に３０％を超えると本体ゴムによる免震性能に悪影響を与えてしまう。また、補強ゴムの面方向の配置領域はゴム層半径の５〜３０％にすることが好ましい。この補強ゴムの面方向の配置領域がゴム層半径の５％未満であると歪み抑制効果が不十分になり、逆に３０％を超えると本体ゴムによる免震性能に悪影響を与えてしまう。
【００１７】
【実施例】
図１に示すように、高減衰ゴムからなるゴム層と中間鋼板とを交互に積層した積層体の上下両端面に端部鋼板を一体的に取り付けた積層ゴム支承において、端部鋼板側の３層のゴム層（ゴム層全厚の約２０％）の周縁部１ａに、本体の高減衰ゴムより剪断弾性係数Ｇが高い高減衰ゴムを配置した実施例１〜３と、全てのゴム層を同一の高減衰ゴムだけで構成した従来例とを製作した。
【００１８】
なお、実施例１は高弾性ゴムの剪断弾性係数Ｇを各ゴム層で本体ゴムの剪断弾性係数Ｇの１．８倍にしたものである。実施例２は高弾性ゴムの剪断弾性係数Ｇを端部鋼板側のゴム層から本体ゴムの剪断弾性係数Ｇの２．７倍、１．８倍、１．５倍と段階的に本体ゴムに近づけたものである。また、実施例３は高弾性ゴムの剪断弾性係数Ｇを端部鋼板側のゴム層から本体ゴムの剪断弾性係数Ｇの１．８倍、１．８倍、１．５倍としたものである。
【００１９】
また、実施例４として、図１のゴム層１の本体ゴムに高減衰ゴムを用い、周縁部１ａに高減衰でない天然ゴム系材料を用いた積層ゴム支承を製作した。
上記従来例及び実施例１〜４の積層ゴム支承に対して、同一条件で水平方向の剪断力を与え、永久歪みの発生状況を調べた。その結果、実施例１〜４は従来例に比べて端部鋼板付近における変形が少なくなっていた。特に、高弾性ゴムの剪断弾性係数Ｇを端部鋼板側のゴム層から段階的に変化させた実施例２〜３は形状変化が極めて少なく、安定した形状になっていた。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ゴム層と中間鋼板とを交互に積層した積層体の上下両端面に端部鋼板を一体的に取り付けた積層ゴム支承において、前記端部鋼板付近のゴム層の少なくとも周縁部に補強ゴムを配置したことにより、ゴム層の大部分に高減衰ゴムを使用した場合であっても、ゴム層における局部的な歪みの発生を抑制することが可能になるので、ゴム層の局部破壊を防止すると共に、外観を正常に保つことができる。
【００２１】
従って、本発明によれば、ビルや戸建て住宅等の建築物、橋梁等の土木構造物等の免震などに使用される積層ゴム支承を長寿命化すると共に、その外観を良好にするという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態からなる積層ゴム支承を示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態からなる積層ゴム支承を示す断面図である。
【符号の説明】
１ゴム層
１ａゴム層の周縁部
２中間鋼板
３端部鋼板

Claims

ゴム層と中間鋼板とを交互に積層した積層体の上下両端面に端部鋼板を一体的に取り付けた積層ゴム支承において、
前記ゴム層の本体ゴムに温度２５℃における１５０％伸長時のヒステリシスロスが５０％以上で、かつ２５℃、１５０％伸長時の５回目の応力が９ｋｇｆ／ｃｍ ² 以下となる高減衰ゴムを使用すると共に、少なくとも前記端部鋼板に近い段のゴム層に前記本体ゴムの周縁部を一体的に囲む補強ゴムを配置し、該補強ゴムをゴム１００重量部のうち５０重量部以上の天然ゴムを含むゴム組成物から形成すると共に、その剪断弾性係数Ｇを前記本体ゴムよりも大きくした積層ゴム支承。
前記補強ゴムの剪断弾性係数Ｇを、前記端部鋼板側の段のゴム層から遠い段のゴム層に向けて段階的に小さくした請求項１に記載の積層ゴム支承。
前記補強ゴムを前記端部鋼板側の段から１層〜５層のゴム層に配置した請求項１又は２に記載の積層ゴム支承。
前記補強ゴムの体積を前記端部鋼板に近い段のゴム層ほど大きくした請求項３に記載の積層ゴム支承。
前記補強ゴムの厚さ方向の配置領域をゴム層全段厚さの５〜３０％にした請求項１〜４のいずれか１項に記載の積層ゴム支承。
前記補強ゴムの面方向の配置領域をゴム層半径の５〜３０％にした請求項１〜５のいずれか１項に記載の積層ゴム支承。