JP5199903B2 - ダンパー構造 - Google Patents
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Description
特許文献1のダンパー構造は、側方支持部材107の上支持体108及び下支持体109による2点支持構造を有し、下支持部110bへの応力集中を緩和させる構造となっている。しかし、図10に示されるように、下支持部110bで最も曲げモーメントが大きくなる。また、ダンパー部材110の外周が、下支持体109の内周縁と接触することにより、下支持部110bに支圧応力も発生する。したがって、曲げ応力と支圧応力とが重畳されることにより、局所的に大きな塑性化が発生し、下支持部110bに塑性変形(くぼみ変形)が残留する可能性がある。
そうすると、荷重−変形関係が不安定となり、さらにエネルギー吸収量及び疲労性能が劣るという問題がおこる。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、下支持部110bに塑性変形が集中するのを回避できるダンパー構造を提供することを目的とする。
さらに、本発明の構造物のダンパー構造において、断面拡大部の直径をD、断面拡大部を除くダンパー部材の直径をdとすると、ダンパー部材は、1.2≦D/d≦2.0を満足することを特徴とする。
図1、図2は本実施の形態のダンパー構造を図11に示す煙突に適用した際の設置例を示す。すなわち、図11の煙突は、地上に立設された筒身1を鉄塔2及び水平材3で支持した構成で、筒身1と水平材3との間には筒身1の振動を抑制するための複数のダンパー部材10が挿設されており、本実施の形態に係るダンパー構造は、地震や風などの外力により相対変位が発生する筒身1と水平支持部材4との間に設置される。
側方支持部材7は、上支持体71と、上支持体71と平行な下支持体72と、上支持体71と下支持体72とを繋ぐ第1垂直壁73及び第2垂直壁74とから構成される。上支持体71には取り付け孔7aが、また、下支持体72には取り付け孔7bが形成されている。取り付け孔7aと取り付け孔7bとは、鉛直方向に位置がそろっている。
このように減衰効果に方向性がないので、筒身1の周りに多数のダンパーを配置する必要はなく、必要最小限のダンパー構造の配置で所定の減衰効果を得ることができるようになり、設備費が大幅に削減される。
別体のリング状部材を作製し棒鋼に嵌合する場合、棒鋼とリング状部材との嵌合の状態により、ダンパー構造としての性能に優劣が現れる。嵌合がゆるすぎると、棒鋼とリング状部材との間にガタが生じて、所望するダンパー性能が得られない。また、嵌合がきつすぎると、嵌合縁部付近に応力集中が生じてしまい、ダンパーとして荷重を伝達する以前に、局所応力の影響を受けるおそれがある。よって、棒鋼及びリング状部材ともに、加工精度が厳しく要求される。さらに、冷やしばめ等の嵌合作業の際の条件管理を非常に厳しくする必要がある。
これに対して、本実施の形態のように、断面拡大部10bをダンパー部材10と一体的に作製すれば、嵌合作業自体が不要であるとともに、加工精度も相対的にゆるくても足りるので、ダンパー部材10の製作が容易でありながら、局所的に大きな塑性変形が発生することがない。
断面が円の場合、断面拡大部10bの降伏モーメントはMyD=πD3/32・σyで与えられる。また、小径部分の降伏モーメントはMyd=πd3/32・σyで与えられる。さらに、先に塑性化する小径部分は、図8の(a)に示すように、全塑性モーメントMpに達するまで曲げモーメントは増加するので、その全塑性モーメント(Mpd=1.7Myd)に達した時点でも、断面拡大部10bが弾性範囲にとどまっている、つまりMyD≧Mpdの条件を満足する限り、断面拡大部10b付近での支持応力による塑性変形(くぼみ変形)をさらに小さくすることが可能となる。
MyD≧Mpdを満足させるD/dの比率は、(D/d)3≧1.7となるので、その解はD/d≧1.2となる。よって、D/d≧1.2を満足させるように、断面拡大部10bと小径部の径を設定することにより、断面拡大部10bにおける損傷をより低減させたダンパー部材10とすることが可能となる(図8(b)参照)。ただし、D/dが大きすぎても、ダンパー部材10の重量がいたずらに重くなり、また、コストも上昇するので、D/dは2.0以下にすることが必要とされる。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
Claims (2)
- 被減衰体である構造物の振動を減衰するためのダンパー構造であって、
断面円形の丸棒材でダンパー部材を形成し、
前記ダンパー部材の軸方向の一方の端部を、前記構造物から横方向に突設された側方支持部材の上支持体と下支持体により横方向に支持し、かつ、前記上支持体では軸方向にも支持し、
前記ダンパー部材の前記一方の端部とは離間した部分を前記構造物とは別個に構築された水平支持部材から横方向に突設された負荷部材に、前記軸方向への移動は許容し、前記ダンパー部材の径方向への移動を拘束するように係合させて、前記ダンパー部材の前記軸方向が前記構造物の長手方向に平行になるように前記ダンパー部材を配設し、
前記ダンパー部材は、前記側方支持部材の前記下支持体により支持される断面拡大部が、一体的に形成され、
前記断面拡大部の直径をD、前記断面拡大部を除く前記ダンパー部材の直径をdとすると、
前記ダンパー部材は、
1.2≦D/d≦2.0
を満足することを特徴とする構造物のダンパー構造。 - 前記断面拡大部の下端面が、R加工されていることを特徴とする請求項1に記載の構造物のダンパー構造。
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