JP6001755B2 - 弾塑性履歴型ダンパ - Google Patents
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Description
2.弾塑性履歴型ダンパの説明
3.弾塑性履歴型ダンパの変形例1の説明(馬蹄状)
4.弾塑性履歴型ダンパの変形例2の説明(U字状)
5.弾塑性履歴型ダンパの変形例3の説明(鋭角V字状)
6.弾塑性履歴型ダンパの変形例4の説明(鈍角V字状)
7.弾塑性履歴型ダンパの変形例5の説明(剪断部先端の補強部の変形例)
8.弾塑性履歴型ダンパの変形例6の説明(連結部の変形例)
9.弾塑性履歴型ダンパの具体的な構成例の説明
10.剪断部に貫通した孔部及び/又はスリットを設けた変形例の説明
11.弾塑性履歴型ダンパの変形例7の説明(連結部の省略)
12.弾塑性履歴型ダンパの設置例の説明
図1(A)及び(B)に示すように、一般に、橋桁等の上部構造物1は、橋脚や橋台といった下部構造物2上に設置された支承装置3に支承されている。図1に示すように、支承装置3には、一般に、固定支承装置3aと可動支承装置3bとがあり、固定支承装置3aは、一般に、上部構造物1の回転変形に対応して鉛直荷重を支持しつつ、水平・鉛直方向の変位を拘束して制限する。可動支承装置3bは、一般に、上部構造の回転変形と水平変位に対応している。ところで、新設橋梁では、橋脚等の下部構造物2の耐震性能が高められ、また、反力分散構造や免震構造の採用などが図られている。既設橋梁においても、下部構造物2の補強や支承取り替えや落橋防止システムの付加などの耐震補強工事が行われている。
図2に示すように、本発明が適用された弾塑性履歴型ダンパ10は、二つの剪断部11,11を連結部12で連結して全体が一連となるように形成されている。このような弾塑性履歴型ダンパ10には、剪断部11,11に、一般構造用鋼材に比べ延性に富み、降伏点に対して上下限の規格値を有するため性能安定性に優れた構造用鋼材である低降伏点鋼を用いることが出来る。また、弾塑性履歴型ダンパ10には、地震エネルギを塑性歪エネルギによって吸収させるものであるため、地震時には確実に塑性化し、履歴挙動のバラツキが小さく、降伏点の許容範囲が狭い低降伏点鋼が好適である。
図2−図4に示す例では、剪断部11,11と連結部12とがV字状を成す場合を説明したが、図5に示すように、弾塑性履歴型ダンパ10は、剪断部11,11と連結部12とが馬蹄状を成していても同様な効果を得ることが出来る。すなわち、図5の例では、剪断部11,11の間隔が連結部12側に比し、連結部12とは反対側の端部の間隔の方が短くなるように形成されている。この場合、二つの剪断部11,11は、平面板状であっても良いし、曲面板状を成していても良い。また、この例では、一枚の低降伏点鋼板を曲げ加工して、馬蹄状に形成するようにしても良い。曲げ加工の場合には、剪断部11,11と連結部12とを溶接する必要がなくなり、生産効率の向上を図ることが出来る。また、連結部12は、ここでは、湾曲しているが、図2−図4のように平板状であっても良い。
図6(A)及び(B)に示すように、弾塑性履歴型ダンパ10は、剪断部11,11と連結部12とがU字状を成していても同様な効果を得ることが出来る。すなわち、図6(A)及び(B)の例では、二つの剪断部11,11の間隔が一定となっており、連結部12が湾曲して形成されている。特に、U字状の場合には、剪断部11,11が二つ設けられているので、より大きな振動吸収することができる。また、橋軸方向に対して斜めの入力に対しても、剪断部11,11と連結部12とで減衰させることが出来る。勿論、連結部12は平板状であっても良い。このような図6(A)及び(B)の例にあっても、U字状の剪断部11,11と連結部12は、曲げ加工によって形成することが出来る。
[5.弾塑性履歴型ダンパの変形例3の説明(鋭角V字状)]
図8(A)及び(B)に示すように、弾塑性履歴型ダンパ10は、全体を略V字状に形成し、剪断部11,11を連結する連結部12を鈍角としても同様な効果を得ることが出来る。すなわち、剪断部11,11は、連結部12から先端部に向かって漸次広がるように形成される。このような図8(A)及び(B)の例にあっても、剪断部11,11と連結部12は、曲げ加工によって形成することが出来る。特に、剪断部11,11を略V字状としたときには、橋軸に対して斜めの方向からの入力を効果的に減衰させることが出来る。そして、連結部12の角度の設定によって、効果的に減衰出来る入力の方向を設定することが出来る。なお、この例では、連結部12が鈍角を成していれば、剪断部11,11は、平面でなく曲面であっても良い。
ところで、図2−図4に示す弾塑性履歴型ダンパ10は、剪断部11,11の先端部の補強部13,13が略90度外側に開いた場合を説明したが、この補強部13,13は、図9(A)及び(B)に示すように、円筒状であっても良い。また、図10(A)及び(B)に示すように、補強部13,13は、剪断部11,11の先端部とほぼ直角に交差する補強片13aで形成し、十字状としても良い。この場合、補強片17,17は、剪断部11,11の先端部の相対する面のそれぞれに溶接接合される。勿論、前述の交差部は、必ずしも直角である必要はなく、剪断部が剪断変形する際に、剪断部の先端部が面外変形を来したり、座屈することを防止することが出来るように構成されていれば特に限定されるものではない。
図2−図4に示す弾塑性履歴型ダンパ10は、剪断部11,11を連結する連結部12が平板状に形成されているが、図12(A)及び(B)に示すように、連結部12を略直角に形成するようにしても良い。すなわち、連結部12は、平板状に形成しても良いし、曲面で形成しても良いし、更に、図7(A)及び(B)に示すように、鋭角を成すように形成しても良いし、図8(A)及び(B)に示すように、鈍角を成すように形成しても良い。
図20(A)及び(B)の例は、図5に示した馬蹄型の弾塑性履歴型ダンパ10の剪断部11,11の先端部に、先端よりやや基端側に、外側に張り出すように平板状の補強板を形成し、補強部13,13としても良い(図11(C)参照)。図21(A)及び(B)の例は、平板状の連結部12に、剪断部11,11を略平行に形成し、剪断部11,11の基端部から先端部に亘って間隔を一定にしても良い。この際、剪断部11,11の先端部には、外側に張り出す補強部13,13を溶接接合によって形成しても良い。勿論、補強部13,13は、溶接ではなく、剪断部11,11の先端部を折り曲げて形成しても良い。また、連結部12は、剪断部11,11の基端部より外側にはみ出した部分が補強部17,17となる。なお、補強部13,13と剪断部11,11とが成す角は、直角だけでなく、鋭角でも鈍角でも良い。図22(A)及び(B)の例は、全体を略V字状に形成し、剪断部11,11を連結する連結部12を鋭角とし、剪断部11,11の先端部に、外側に張り出すように補強部13,13を形成している。ここでの補強部13,13は、溶接接合でも良いが、曲げ加工によって形成されている。
ここでは、剪断部11,11に貫通した孔部を設けた変形例を、図2−図4で示した弾塑性履歴型ダンパ10を例に説明する。一つ又は複数の孔部を設けたときには、低降伏点鋼を用いなくても、通常の鋼材で同様な低降伏点を実現することが出来る。勿論、低降伏点鋼に前記孔部を形成して、降伏点や座屈点を調整するようにしても良い。
図2−図29に示した弾塑性履歴型ダンパ10は、二つの剪断部11,11を連結部12で連結して全体が一連となるように形成されているが、図30〜図39に示すように、連結部12を省略して、剪断部11,11の基端部を離間させるようにしても良い。
弾塑性履歴型ダンパ10は、図1及び図2に示した桁橋の他に、ビル鉄骨、橋梁、鉄道橋等にも用いることが出来る。例えば、図42(A)及び(B)に示すように、構造物のフレーム横梁や橋梁の横支材等51と、ブレース材53の一端が取り付けられ、鉄骨構造の節点に集まる部材相互の接合に用いるガセットプレート52との間(ダンパー配置箇所)に弾塑性履歴型ダンパ10を取り付けることが出来る。この場合、弾塑性履歴型ダンパ10は、剪断部11,11の間の方向からの水平力を、剪断部11,11が剪断塑性変形することにより減衰させることが出来る。
Claims (22)
- 建物及び/又は建造物に適用可能な弾塑性履歴型ダンパであって、
一つ以上のプレートと、
前記プレートに互いの向きを異ならせて立設され、外部からの一定以上の入力時に弾塑性的に変形してエネルギー吸収する一対の剪断部と、
を備えた弾塑性履歴型ダンパ。 - 前記一対の剪断部は夫々上記プレートと接合される端部に対向する端部が外部部材に固定されることを特徴とする請求項1に記載の弾塑性履歴型ダンパ。
- 前記剪断部は、平面状を成すことを特徴とする請求項1又は2に記載の弾塑性履歴型ダンパ。
- 前記剪断部が連結部を介して一連に設けられていることを特徴とする請求項1−3の何れかに記載の弾塑性履歴型ダンパ。
- 前記連結部は、前記剪断部と一体又は別体であることを特徴とする請求項4記載の弾塑性履歴型ダンパ。
- 前記一対の剪断部の間隔は、前記連結部側に比し、前記連結部とは反対側の端部の方が狭いことを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の弾塑性履歴型ダンパ。
- 前記一対の剪断部の間隔は、前記連結部側から反対側の端部に向かって鋭角状に漸次広がるように形成されていることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の弾塑性履歴型ダンパ。
- 前記一対の剪断部の間隔は、前記連結部側から反対側の端部に向かって鈍角状に漸次広がるように形成されていることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の弾塑性履歴型ダンパ。
- 前記剪断部は、前記連結部と反対側の端部に第一補強部を有することを特徴とする請求項4−8の何れかに記載の弾塑性履歴型ダンパ。
- 前記第一補強部は、前記剪断部に対して一連に設けられていることを特徴とする請求項9記載の弾塑性履歴型ダンパ。
- 前記第一補強部は、前記剪断部と一体又は別体であることを特徴とする請求項10記載の弾塑性履歴型ダンパ。
- 前記連結部は、前記一つ以上のプレートに立設されていることを特徴とする請求項4−11の何れかに記載の弾塑性履歴型ダンパ。
- 前記一つ以上のプレートは相対して配置される一対のプレートを含み、
前記剪断部及び前記連結部は、前記一対のプレート間に立設されていることを特徴とする請求項4−11の何れかに記載の弾塑性履歴型ダンパ。 - 前記連結部は、第二補強部によって補強されていることを特徴とする請求項4−13の何れかに記載の弾塑性履歴型ダンパ。
- 前記剪断部と前記連結部は、曲げ加工によって一連に形成されていることを特徴とする請求項4−14の何れかに記載の弾塑性履歴型ダンパ。
- 前記剪断部と該剪断部を補強する前記第一及び/又は第二補強部は、曲げ加工によって一連に形成されることを特徴とする請求項14又は請求項15に記載の弾塑性履歴型ダンパ。
- 前記剪断部には、孔部が形成されていることを特徴とする請求項1−16の何れかに記載の弾塑性履歴型ダンパ。
- 前記孔部は、前記剪断部の外周部に形成されていることを特徴とする請求項17記載の弾塑性履歴型ダンパ。
- 前記孔部は、前記剪断部の外周部の内側に形成されていることを特徴とする請求項17又は18記載の弾塑性履歴型ダンパ。
- 前記一対の剪断部は離間して設けられていることを特徴とする請求項1−3の何れかに記載の弾塑性履歴型ダンパ。
- 前記一対の剪断部は一般構造用鋼材からなることを特徴とする請求項1−20の何れかに記載の弾塑性履歴型ダンパ。
- 前記一対の剪断部は低降伏点鋼材からなることを特徴とする請求項1−20の何れかに記載の弾塑性履歴型ダンパ。
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