JP4734913B2 - 免震用ゴム積層体 - Google Patents

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この発明は、免震装置等で使用されるゴム積層体にかかわり、更に詳しくはゴム積層体に回転変形力が作用した際に、その回転変形力に対して体積変化に追従出来るようにし、局部応力の緩和を図ることが出来る免震用ゴム積層体に関するものである。
一般に、免震装置等で使用されるゴム積層体は、例えば、図５に示すように、複数の硬質板（鋼板等）１と所定の厚さのゴム板等から成る複数のゴム層２とを略平行に交互に積層して構成され、このように構成された積層体３の上下面には、支持プレート４ａ，４ｂを介して上面板５と下面板６とが接着剤やボルト等の締結部材で固定されており、かかる免震装置が従来から数多く提案されている（例えば、特許文献１参照）。
このような免震装置のゴム積層体は、地震の際にゴム層が地震の揺れに体積変化せずに追従変形することで、免震構築物に対する免震作用を行うようになっている。
然しながら、上述した免震装置は、地震の横揺れに対してゴム積層体の各ゴム層が剪断変形して体積変化することなく追従することが出来るが、縦揺れに対しては上下方向から作用する大きな引っ張り力によりゴム層が体積変化し、それに追従しながら上下に変形する。
この結果、ゴム層の内部が発泡して微細な内部ポーラスが発生し、引っ張り力を取り除いても内部ポーラスが存在したままになる。その残存した内部ポーラスが起点となってクラックが発生し、このクラックが成長すると物性低下や破壊に至ると言う問題があった。また、上記のゴム積層体は、回転変形時の応力状態は端部が過大になることは明らかである。
特開平９−１２５４１０号公報（第１頁〜第３頁、図１）
この発明はかかる従来の問題点に着目し、ゴム積層体に回転変形力が作用した際に、その回転変形力に対して体積変化に追従出来るようにし、局部応力の緩和を図ることが出来る免震用ゴム積層体を提供することを目的とするものである。
この発明は上記目的を達成するため、複数枚の硬質板と複数のゴム層とを交互に積層すると共に、各硬質板の全体がゴム層に埋設されるように形成した免震用ゴム積層体において、前記複数枚の硬質板において隣接しあう３枚の硬質板の中間に位置する硬質板の外形を小さくすることにより、該外形を小さくした硬質板の周縁部にゴム層の肉厚を残りのゴム層よりも大きくした領域を形成し、該ゴム層の肉厚を大きくした領域に空隙部を配置したことを要旨とするものである。
ここで、前記空隙部を前記ゴム積層体の上層部及び下層部にそれぞれ配置して構成することが可能である。
このように、外形を小さくした硬質板の周縁部に形成したゴム層の肉厚を大きくした領域に空隙部を配置することにより、ゴム積層体に回転変形力が作用した際に、その回転変形力に対して体積変化に追従出来るようにし、局部応力の緩和を図ることが出来る。
この発明は、上記のように複数枚の硬質板と複数のゴム層とを交互に積層すると共に、各硬質板の全体がゴム層に埋設されるように形成した免震用ゴム積層体において、前記複数枚の硬質板において隣接しあう３枚の硬質板の中間に位置する硬質板の外形を小さくすることにより、該外形を小さくした硬質板の周縁部にゴム層の肉厚を残りのゴム層よりも大きくした領域を形成し、該ゴム層の肉厚を大きくした領域に空隙部を配置することで、ゴム積層体に回転変形力が作用した際に、その回転変形力に対して体積変化に追従出来るようにして局部応力の緩和を図ることが出来、この結果、ゴム積層体の耐久性を延ばすことが出来る効果がある。
以下、添付図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。
図１は、この発明の第１実施形態を示すゴム積層体の縦断正面図、図２は図１のゴム積層体に回転変形力が作用した場合の変形状態を示す断面図を示し、このゴム積層体１０は、複数枚の鋼板等から成る硬質板１１と所定の厚さのゴム板等から成るゴム層１２とを略平行に交互に積層すると共に、各硬質板の全体がゴム層に埋設されるように形成して構成され、このように構成された積層体１３の上下面には、支持プレート１４ａ，１４ｂが取付けられている。
なお、この実施形態では、硬質板１１の枚数は７枚であり、ゴム層１２は８層で構成してあるが、硬質板１１の枚数、及びゴム層１２の層数は限定されるものではない。
この発明では、前記各層のゴム層１２に、ゴム積層体１０に回転変形力Ｆｘが作用した際に、その回転変形力Ｆｘに対して体積変化に追従出来るように種々の形態の部位Ｑが設けてある。即ち、外形を小さくした硬質板１１の周縁部、またはゴム層１２の上層部及び下層部に、前記ゴム層１２の材質に比べて剪断弾性率が低く成る種々の形態の部位Ｑを設け、これによりゴム積層体１０に回転変形力Ｆｘが作用した際に、その回転変形力Ｆｘに対して体積変化に追従出来るようにして局部応力の緩和を図ることが出来るようにしたものである。
図１及び図２は、外形を小さくした硬質板１１の周縁部にゴム層１２の材質に比べて剪断弾性率が低く成る種々の形態の部位Ｑを設けた実施形態であって、具体的には、上層部、下層部から二番目の硬質板１１ａ，１１ｂの外形を小さくし、その外形を小さくした硬質板１１ａ，１１ｂの周縁部にゴム層の肉厚を残りのゴム層よりも大きくした領域を形成し、その領域に位置するゴム層１２ａ，１２ｂに所定の大きさの円筒状の空隙部１５ａ，１５ｂをそれぞれ相対向して形成したものである。なお、ゴム積層体１０の平面形状が方形状の場合には、相対向するそれぞれの面の上下２ヵ所に形成することも可能である。
このように構成することで、ゴム積層体１０に回転変形力Ｆｘが作用した場合、ゴム層１２の一方の周縁部の剪断弾性率が低く成る部位Ｑが図２に示すように外側に膨出し（図中Ｐ部）、相対向する他方が内側に凹んで体積変化に追従出来る結果、ゴム積層体１０の端部に作用する局部応力を、その部位Ｑにより緩和することが出来、ゴム積層体１０のゴム層１２の亀裂や損傷を未然に防止でき、耐久性を延ばすことが可能となる。
他の実施形態としては、ゴム積層体の上層部１２ｘ及び下層部１２ｙにおける硬質板間のゴム層の肉厚Ｔを、中間層部のゴム層１２の肉厚ｔに比べて厚く形成（１．５倍〜３．０倍）すると共に、硬質板１１ａ，１１ｂの外径を小さくし、その外形を小さくした硬質板の１１ａ，１１ｂの周縁部にゴム層の肉厚を大きくした領域を設け、その領域に位置するゴム層１２ａ，１２ｂに、円筒状の空隙部１５ａ，１５ｂを設けて構成することも可能である。
この発明の第１実施形態を示すゴム積層体の縦断正面図である。 図１のゴム積層体に回転変形力が作用した場合の変形状態を示す断面図である。 従来のゴム積層体の断面図である。
１ 硬質板 ２ ゴム層
３ 積層体 ４ａ，４ｂ 支持プレート
５ 上面板 ６ 下面板
１０ ゴム積層体 １１ 硬質板
１１ａ，１１ｂ 硬質板
１２ ゴム層 １２ａ，１２ｂ ゴム層
１３ 積層体 １４ａ，１４ｂ 支持プレート
１５ａ，１５ｂ 空隙部
Ｆｘ 回転変形力 Ｑ 部位
Ｐ 膨出部

Claims (2)

  1. 複数枚の硬質板と複数のゴム層とを交互に積層すると共に、各硬質板の全体がゴム層に埋設されるように形成した免震用ゴム積層体において、
    前記複数枚の硬質板において隣接しあう３枚の硬質板の中間に位置する硬質板の外形を小さくすることにより、該外形を小さくした硬質板の周縁部にゴム層の肉厚を残りのゴム層よりも大きくした領域を形成し、該ゴム層の肉厚を大きくした領域に空隙部を配置した免震用ゴム積層体。
  2. 前記空隙部を前記ゴム積層体の上層部及び下層部にそれぞれ配置した請求項１に記載の免震用ゴム積層体。
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