JPH0784814B2 - Seismic isolation rubber - Google Patents
Seismic isolation rubberInfo
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- JPH0784814B2 JPH0784814B2 JP61082852A JP8285286A JPH0784814B2 JP H0784814 B2 JPH0784814 B2 JP H0784814B2 JP 61082852 A JP61082852 A JP 61082852A JP 8285286 A JP8285286 A JP 8285286A JP H0784814 B2 JPH0784814 B2 JP H0784814B2
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- rubber
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- isolation rubber
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- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複数個の硬質板と粘弾性的性質を有する軟質板
とを交互に貼り合わせた免震ゴムに関するものであり、
特にフランジ近傍に発生する局部歪を小さくすることに
より、建物と基礎部の両方に安定に固定することを可能
ならしめた、耐震性及び耐久性に優れた免震ゴムに関す
るものである。The present invention relates to a seismic isolation rubber in which a plurality of hard plates and soft plates having viscoelastic properties are alternately laminated,
In particular, the present invention relates to a seismic isolation rubber having excellent earthquake resistance and durability that can be stably fixed to both a building and a foundation by reducing a local strain generated near the flange.
銅板等の硬質板とゴム等の粘弾性的性質を有する軟質板
とを積層した構造体(免震ゴム)が、地震時に要求され
る防振性、吸振性等を満たす支承部材として最近注目を
あびている。A structure (seismic isolation rubber) in which a hard plate such as a copper plate and a soft plate having a viscoelastic property such as rubber are laminated has recently attracted attention as a bearing member that satisfies the required vibration isolation and vibration absorption properties during an earthquake. I'm flying
このような免震ゴムは、コンクリートのような剛体建物
と基礎土台との間に、横方向に柔らかい、即ち剪断剛性
率の小さい免震ゴムを挿入することにより、コンクリー
ト建物の固有周期を地震の周期からずらす作用を有し、
かかる作用により、地震により建物が受ける加速度は非
常に小さくなる。This type of seismic isolation rubber inserts a seismic isolation rubber that is laterally soft, that is, has a low shear rigidity, between a rigid building such as concrete and the foundation, so that the natural period of a concrete building is Has the effect of shifting from the cycle,
Due to this action, the acceleration that the building receives due to the earthquake becomes extremely small.
このように支承部材に用いられる免震ゴムは、建物と土
台の間に挿入され、建物全体を支える働きをしているた
め、一旦設置された後は、取替えが困難であり、また、
例え技術的には取替え可能であっても、コスト的にかな
り高いものとなる。このため、免震構造体にはコンクリ
ート構造物と同程度の50〜60年の耐久寿命が要求されて
いる。In this way, the seismic isolation rubber used for the support member is inserted between the building and the base and functions to support the entire building, so it is difficult to replace it once it is installed, and
Even if it is technically replaceable, the cost is considerably high. For this reason, seismic isolation structures are required to have a durable life of 50 to 60 years, which is similar to that of concrete structures.
免震ゴム10は、通常、第2図(a)に示すように、軟質
板R1,R2,R3と硬質板S1,S2,S3との積層構造体1の上下
面、即ち建物2及び基礎3と接する部分にフランジと言
われる厚い鋼板4,5が強固に接着されて構成されてい
る。As shown in FIG. 2 (a), the seismic isolation rubber 10 usually includes upper and lower surfaces of a laminated structure 1 of soft plates R 1 , R 2 , R 3 and hard plates S 1 , S 2 , S 3 , That is, thick steel plates 4 and 5 called flanges are firmly adhered to a portion in contact with the building 2 and the foundation 3.
このような免震ゴム10においては、地震による変形後は
再び元の位置へ戻る(弾性変形)ことが大きな特徴とさ
れており、このため大地震時には、第2図(b)に示す
如く、建物のゆれに伴い免震ゴム10は大きな剪断変形を
起こし、硬質板S1〜S3にはさまれた軟質板R1〜R3は数百
%におよぶ大きな引張変形を受ける。とりわけ、軟質板
の中でも、フランジに近い軟質板R1の表層に近い部分X
では、剪断変形に伴い硬質板S1が矢印の方向に曲がるた
め、極めて大きな局部歪が発生し、免震構造体の損傷、
破断の原因となるものと従来より考えられていた。Such a seismic isolation rubber 10 is characterized by returning to its original position (elastic deformation) again after deformation due to an earthquake. Therefore, during a large earthquake, as shown in FIG. 2 (b), As the building shakes, the base isolation rubber 10 undergoes large shear deformation, and the soft plates R 1 to R 3 sandwiched between the hard plates S 1 to S 3 undergo large tensile deformation of several hundred percent. Especially, among soft plates, the part X near the surface layer of the soft plate R 1 near the flange
Then, since the hard plate S 1 bends in the direction of the arrow due to the shear deformation, an extremely large local strain occurs, and the seismic isolation structure is damaged.
It has been conventionally considered that it causes breakage.
即ち、今日に至るまで、建物の重量を長期間支えている
免震ゴムに地震時に大きな剪断変形が加わったとき、免
震ゴムの内部にどのような局部応力、局部歪が発生する
かを詳細に解析することはなされておらず、このため、
従来は免震ゴムを実際に変形させてみたときの大体の形
状から、上述の如く、X部に最大の局部歪が発生するの
ではないかと推測されていたのである。In other words, to date, details of what kind of local stress and strain occur inside the seismic isolation rubber when a large shear deformation is applied to the seismic isolation rubber that supports the weight of the building for a long time during an earthquake Has not been parsed into
Conventionally, it has been speculated that the maximum local strain may occur in the X part, as described above, based on the approximate shape of the seismic isolation rubber actually deformed.
従って、イギリスやニュージランドでは、このフランジ
付近の最大局部歪による免震ゴムの破壊をさけるため
に、第3図(a)の如く、免震ゴム10の取付用フランジ
8、9に凹部8a、8b、9a、9bを設け、この凹部8a、8b、
9a、9bと建物2および基礎3に設けたホルト2a、2b、3
a、3bとを嵌合させて免震ゴム10を取付けている。(こ
のような方式を「ダウエル式」という。)このようにす
ることにより、地震発生時には第3図(b)の如く、フ
ランジ8、9が矢印の方向に曲がり、免震ゴム10におけ
るA部に大きな局部歪が発生するのが防止され、免震ゴ
ム10の損傷、破断が防止されると考えられていた。Therefore, in England and New Zealand, in order to prevent the seismic isolation rubber from being damaged by the maximum local strain near this flange, the recesses 8a, 8b are formed in the mounting flanges 8, 9 of the seismic isolation rubber 10 as shown in FIG. 3 (a). , 9a, 9b are provided, and the recesses 8a, 8b,
Holts 2a, 2b, 3 installed in 9a, 9b and building 2 and foundation 3
Seismic isolation rubber 10 is attached by fitting a and 3b. (This method is called "Dowel method.") By doing so, the flanges 8 and 9 bend in the direction of the arrow when the earthquake occurs, as shown in FIG. It was thought that a large local strain would be prevented from occurring in the ground, and damage and breakage of the seismic isolation rubber 10 would be prevented.
周知の通り、コンクリートのような剛体建物の下に免震
ゴムのような柔軟造物を置いた場合、地震の横揺れ、縦
揺れを受けると、単純な水平運動以外に、垂直運動や回
転運動が発生し、建物のロッキング現象が起こり易い。As is well known, when a flexible structure such as seismic isolation rubber is placed under a rigid building such as concrete, if it receives horizontal and vertical shaking from an earthquake, vertical and rotational movements will occur in addition to simple horizontal movement. Occurs, and the rocking phenomenon of the building easily occurs.
このような観点から、地震による揺れの激しい環境下で
使用される免震ゴムは、フランジを介して土台及び基礎
と完全にかつ強固に固定された安定構造であることが望
ましい。From such a point of view, it is desirable that the seismic isolation rubber used in an environment where the earthquake is severely shaken has a stable structure that is completely and firmly fixed to the base and the foundation via the flange.
しかるに、第3図(a)、(b)に示す従来技術は、フ
ランジ8、9が基礎3にも建物2にも固定されておら
ず、剪断変形に応じて曲がるような構成であるため、建
物は非常に不安定となり、激しいロッキングにより傾動
する可能性もでてくる。即ち、イギリスやニュージラン
ドの場合は、建物の安定性よりも、フランジ付近の局部
歪の低減を重視したのである。However, in the conventional technique shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the flanges 8 and 9 are not fixed to the foundation 3 or the building 2 and are bent according to shear deformation. The building becomes very unstable and may rock due to heavy rocking. That is, in the case of England and New Zealand, reduction of local strain near the flange was emphasized rather than stability of the building.
このため、従来より、フランジを介して建物及び基礎に
固定して設置しても、局部応力と局部歪の発生が極めて
少ない免震ゴム(本明細書において、このような免震ゴ
ムを「基礎固定式免震ゴム」と称す。)の出現が強く望
まれていた。Therefore, conventionally, even if the seismic isolation rubber is extremely fixed and installed on the building and the foundation via the flange, the occurrence of local stress and local strain is extremely small. The appearance of "fixed seismic isolation rubber" was strongly desired.
本発明は上記従来の問題点を解決し、建物及び土台に安
定性良く固定して設置することができ、この状態におい
て、局部歪の発生が減少し、また局部歪による損傷及び
破損等が大幅に低減される、改良された免震ゴムを提供
するものであって、複数個の剛性を有する硬質板と粘弾
性的性質を有する軟質板とを交互に貼り合わせた積層構
造体の上下面にフランジが設けられてなる免震ゴムにお
いて、フランジ付近の局部歪を低下させることによって
構造体全体の局部歪を平均化させる手段を設けた免震ゴ
ムであって、該手段として、積層構造体のフランジと接
する部分を、フランジに向けて次第に横断面積が大きく
なるように、その外表面が内側に縦断面円弧状ないし円
弧類似形状に反った湾曲面としたことを特徴とする免震
ゴムを要旨とするものである。INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention solves the above conventional problems and can be stably fixed and installed on a building and a base. In this state, the occurrence of local strain is reduced, and damage and damage due to local strain are significantly An improved seismic isolation rubber, which is reduced to, is provided on the upper and lower surfaces of a laminated structure in which a plurality of hard plates having rigidity and soft plates having viscoelastic properties are alternately laminated. A seismic isolation rubber provided with a flange, which is a seismic isolation rubber provided with means for averaging the local strain of the entire structure by reducing the local strain in the vicinity of the flange. The seismic isolation rubber is characterized in that a portion in contact with the flange has a curved surface whose inner surface is curved inward in an arcuate shape or a shape similar to an arcuate longitudinal section so that the cross-sectional area gradually increases toward the flange. To Than it is.
本発明者らは、局部歪による損傷、破損等の問題を生じ
ることのない基礎固定式免震ゴムについて検討を行なう
にあたり、まず、免震ゴムが建物を支えることに起因す
る圧縮変形や、地震時の水平方向の揺れによる剪断変形
を受けるときに、免震ゴム内のどの部分にどのような大
きさの局部歪が発生するかを解析することが重要である
と考え、ゴム材料の大変形応力の解析に着手した。The inventors of the present invention, when studying a base fixed type seismic isolation rubber that does not cause problems such as damage and damage due to local strain, firstly compressive deformation due to the seismic isolation rubber supporting a building and an earthquake. Considering that it is important to analyze which part of the seismic isolation rubber and what size local strain occurs when it is subjected to shear deformation due to horizontal shaking during We started to analyze the stress.
免震ゴムが長期間建物を支え、かつ大地震の揺れに対し
ても十分安全な構造体である為には、従来の勘による経
験的設計ではなく、理論的定量的設計が不可欠であるこ
とは論を待たない。In order for the seismic isolation rubber to support the building for a long period of time and to be a structure that is sufficiently safe against shaking due to a large earthquake, theoretical and quantitative design is indispensable, not empirical design based on conventional intuition. I can't wait.
ところで、材料の応力解析を行なうには、コンピュータ
によるFEM(有限要素法)解析を用いるのが一般的であ
るが、このFEM解析を行なう際、材料の応力〜歪関係を
線形近似で表示するために、微小変形に対する解析では
計算値と実測結果は一致するが、大変形になると計算値
と実測値の一致性が非常に悪いというのが現状である。By the way, it is general to use FEM (Finite Element Method) analysis by computer to perform stress analysis of materials, but when performing this FEM analysis, the stress-strain relationship of materials is displayed by linear approximation. In addition, in the analysis for small deformation, the calculated value and the actual measurement result match, but at the present time, the agreement between the calculated value and the actual measurement value is very poor at large deformation.
そこで本発明における研究においては、免震ゴムのよう
に特別大変形する構造体に対して、ゴム材料の非線形性
をできるだけ忠実に表示する方法を用い、その結果、圧
縮歪8.5%、剪断歪100%変形時において、第4図に示す
ように、実測(破線)と計算(実線)による変形状態が
十分に一致する解析結果を得ることができた。Therefore, in the research in the present invention, a method of displaying the nonlinearity of the rubber material as faithfully as possible for a structure that undergoes an extremely large deformation such as a base isolation rubber was used, and as a result, a compressive strain of 8.5% and a shear strain of 100 were obtained. At the time of% deformation, as shown in FIG. 4, it was possible to obtain an analysis result in which the deformed states by actual measurement (broken line) and calculation (solid line) were sufficiently coincident.
しかして、このように、定量的に十分に信頼し得るFEM
解析結果を得ることができることを確認した上で、ま
ず、第5図に示すような、5層のゴム(R11,R12,R13,R
12,R11)、4層の鋼板(S11,S12,S12,S11)及びフラン
ジ4、5からなる免震ゴムに、圧縮歪6%、剪断歪100
%を与えた時の変形状態及び各部の主歪を調べた。その
結果、第6図に示すような変形状態(模式図)のA〜E
の各点で、後掲の第1表の比較例1で示すような歪値が
解析された。即ち、A点=B点=138%、C点=D点=5
1%、E点=80%である。この結果から、中心のR13に比
し、フランジ付近のR11に大きな歪が現れていることが
確認された。And thus, in this way, a quantitatively reliable FEM
After confirming that the analysis results can be obtained, first, as shown in FIG. 5, five layers of rubber (R 11 , R 12 , R 13 , R
12 , R 11 ), 4 layers of steel plates (S 11 , S 12 , S 12 , S 11 ) and flanges 4 and 5 on the base isolation rubber, compressive strain 6%, shear strain 100
The deformation state and the principal strain of each part were examined when%. As a result, A to E in the deformed state (schematic diagram) as shown in FIG.
At each point, the strain value as shown in Comparative Example 1 in Table 1 below was analyzed. That is, A point = B point = 138%, C point = D point = 5
1%, E point = 80%. From this result, it was confirmed that a larger strain appeared in R 11 near the flange than in the center R 13 .
前述した如く、免震ゴムの剪断変形によってフランジ付
近の引張側(即ち、第6図のA)部に大きな局部歪が現
れるということは、従来より、多くの人が経験的に信じ
てきたことである。しかしながら、本発明者らによる上
記解析で更に重要なことは、フランジ付近のゴムR11に
は、引張側Aのみならず、圧縮側BにAと同等以上に大
きな局部歪が現れるということである。As described above, many people have empirically believed that a large local strain appears on the tensile side (that is, A in FIG. 6) near the flange due to the shear deformation of the seismic isolation rubber. Is. However, what is more important in the above-mentioned analysis by the present inventors is that not only the tensile side A but also the compressive side B of the rubber R 11 near the flange show a large local strain equal to or larger than A. .
更に検討を重ねた結果、免震ゴムに圧縮変形と剪断変形
が加わった場合、フランジ付近の引張側Aと圧縮側Bに
大きな局部歪が発生し、このような局部歪の偏在は、フ
ランジに隣接するゴム層R11のみならずR12のゴム層にも
及んでいること(もし、ゴム層の数が非常に多い場合に
は、更に中心側のゴム層に影響を及ぼす。)から、本発
明の主目的である、局部歪によって損傷、破損等が大幅
に低減された基礎固定式免震ゴムの開発を可能となすに
は、このフランジ付近に特に偏在する局部歪を減少させ
ることが不可欠であることを見出し、本発明を完成させ
た。As a result of further studies, when compressive deformation and shear deformation were applied to the base isolation rubber, large local strains were generated on the tensile side A and the compressive side B near the flange. Since it extends to not only the adjacent rubber layer R 11 but also the rubber layer of R 12 (if the number of rubber layers is very large, it further affects the rubber layer on the center side). In order to enable the development of a base-fixation type base isolation rubber in which damage and breakage due to local strain have been greatly reduced, which is the main purpose of the invention, it is essential to reduce the local strain particularly unevenly distributed near this flange. That is, the present invention has been completed.
この解析結果は、本発明に関する研究において、極めて
重要な知見を与えた。即ち、第3図(a),(b)に示
すような、イギリス、ニュージーランドで用いられてい
る引張側のフランジが曲がるダウエル方式の場合、確か
にA部の局部歪を小さくする効果はあるものの、このよ
うな構成はB部の局部歪をより増加させる結果となり、
全体としてはフランジ付近のB部からの破壊を引き起こ
す原因となる。従って、ダウエル方式は、フランジ付近
の局部歪を小さくして破壊に対する安全率を増加させる
には到らず、ロッキングの危険性を導入したにすぎない
と言える。The results of this analysis provided extremely important findings in the research relating to the present invention. That is, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), in the case of the dowel system in which the flange on the tension side is bent, which is used in the United Kingdom and New Zealand, the local strain of the A portion is surely reduced, but , Such a structure results in further increasing the local distortion of the B section,
As a whole, it causes the breakage from the portion B near the flange. Therefore, it can be said that the dowel method does not reduce the local strain near the flange to increase the safety factor against breakage, but only introduces the risk of locking.
本発明は、世界で始めて可能とされ、また成功された、
このような解析結果に基づくものである。The present invention was made possible and successful for the first time in the world,
It is based on such analysis results.
本発明の免震ゴムは次のような特徴を有する。 The seismic isolation rubber of the present invention has the following features.
フランジ付近に、最大局部歪等の大きな局部歪が集
中することなく、免震ゴム全体に幅広く平均的に分布し
ている。Large local strains such as maximum local strain are not concentrated near the flange, and are widely and evenly distributed over the entire seismic isolation rubber.
免震ゴム中に発生する最大局部歪が大幅に低減して
いる。The maximum local strain generated in the seismic isolation rubber is greatly reduced.
このようなことから、局部歪による免震構造体の損傷、
破損等の問題が解消される。From this, damage to the seismic isolation structure due to local strain,
Problems such as damage are eliminated.
更に、免震ゴムの積層構造体表面部に特殊ゴムを用いた
場合には、免震ゴムの耐久安全性をより向上させること
ができる。Furthermore, when a special rubber is used for the surface portion of the laminated structure of the seismic isolation rubber, the durability and safety of the seismic isolation rubber can be further improved.
以下図面を参照して実施例について説明する。 Embodiments will be described below with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例に係る免震ゴム20の縦断面図
である。この免震ゴム20は、粘弾性的性質を有するゴム
等の軟質板11と、鋼板等の剛性を有する硬質板12とが交
互に積層された積層構造体13の上下面にフランジ4、5
が設けられている。FIG. 1 is a vertical sectional view of a base isolation rubber 20 according to an embodiment of the present invention. This seismic isolation rubber 20 includes flanges 4, 5 on the upper and lower surfaces of a laminated structure 13 in which a soft plate 11 such as a rubber having a viscoelastic property and a hard plate 12 having a rigidity such as a steel plate are alternately laminated.
Is provided.
しかして、本実施例の免震ゴム20は、積層構造体13のフ
ランジ4、5と接する部分は、フランジに向けて次第に
横断面積が大きくなるように、その外表面が内側に縦断
面円弧状ないし円弧類似形状に反った湾曲面とされてい
る。In the seismic isolation rubber 20 of this embodiment, the outer surface of the laminated structure 13 in contact with the flanges 4 and 5 has an arcuate vertical cross section so that the cross-sectional area gradually increases toward the flanges. Or, it is a curved surface that is curved like an arc.
この積層構造体13のフランジ4、5と接する部分に形成
される湾曲面の縦断面円弧形状の円弧の半径は、小さす
ぎると湾曲面を設けたことによる局部歪低減効果が低
く、逆に大きすぎると免震ゴムの製造が非常に困難とな
る。If the radius of the arc of the arcuate longitudinal section of the curved surface formed in the portion contacting the flanges 4 and 5 of the laminated structure 13 is too small, the local strain reducing effect due to the provision of the curved surface is low, and conversely it is large. If it is too much, it will be very difficult to manufacture seismic isolation rubber.
従って、この湾曲面の円弧形状は、第1図のVII部の拡
大図である7図に示すように、軟質板11の厚さk、硬質
板12の厚さhに対して、半径Lが、好ましくは より好ましくは とりわけ であるようなものとするのが望ましい。Therefore, the arcuate shape of this curved surface has a radius L with respect to the thickness k of the soft plate 11 and the thickness h of the hard plate 12 as shown in FIG. ,Preferably More preferably Above all Is desirable.
なお、本実施例において、この湾曲面の円弧形状又は円
弧類似形状とは、第7図のような円弧形状の他に、これ
に類似した形状で局部応力を低減させる効果を有するも
のであれば良く、例えば第8図(a),(b)の如き1
又は複数の直線の組合せによるもの、第8図(c)の如
き直線と円弧の組合せによるもののような形状等が挙げ
られる。In the present embodiment, the arcuate shape or the arcuately similar shape of the curved surface means, in addition to the arcuate shape as shown in FIG. 7, a shape similar to this and having an effect of reducing local stress. Well, for example, as shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b), 1
Alternatively, a shape such as a combination of a plurality of straight lines and a combination of a straight line and an arc as shown in FIG.
ところで、鋼板等の硬質板とゴム等の軟質板との積層体
である支承部材において、硬質板のエッジ部に接触して
いる軟質板の部分に過大な応力及び歪が発生し、この部
分で損傷を起こしやすいということは周知の事実であ
る。By the way, in a supporting member that is a laminated body of a hard plate such as a steel plate and a soft plate such as rubber, excessive stress and strain occur in the portion of the soft plate that is in contact with the edge portion of the hard plate, and in this portion, It is a well-known fact that damage is likely to occur.
そこで、従来、このような硬質板のエッジ部と接触する
軟質板の局部的な応力を減少させるために、第9図に示
す如く、軟質板21の側面に、縦断面形状が外に向かって
凹曲面を成す凹部を形成したゴム支承片が知られている
(実公昭58−30818)。Therefore, conventionally, in order to reduce the local stress of the soft plate that comes into contact with the edge portion of such a hard plate, as shown in FIG. A rubber support piece having a concavely curved concave portion is known (Jitsuko Sho 58-30818).
しかしながら、硬質板と軟質板が多数枚貼り合わされた
構造を有する免震ゴムにおいては、各軟質板に凹曲面を
設けることは、モールドとの離型性を悪くする、モール
ドのコスト高になるなどの問題がある。特に軟質板の厚
さが小さい場合には、このような問題点が一層著しくな
る。However, in a base isolation rubber having a structure in which a large number of hard plates and soft plates are pasted together, providing a concave curved surface on each soft plate deteriorates the releasability from the mold and increases the cost of the mold. I have a problem. Especially when the thickness of the soft plate is small, such a problem becomes more serious.
また、上記従来の積層構造体においては、鋼板等の硬質
板の端面が外部に露出しているので、この端面の部分か
ら腐食が進行し易いという問題もしる。なお、このよう
な腐食を防ぐために、防振ゴムなどにおいて、外部に露
出する金属板側周面を塗装などによって被覆することも
行われているが、免震ゴムの場合、使用期間が著しく長
いこと(例えばコンクリート構造物の場合、60年程度の
耐久性は満たさなければならない)を考えると、このよ
うな塗装による方法では、長期間に亘って耐久性を保障
することは困難である。Further, in the above-mentioned conventional laminated structure, since the end face of the hard plate such as a steel plate is exposed to the outside, there is a problem that corrosion easily progresses from this end face portion. In addition, in order to prevent such corrosion, it is possible to coat the peripheral surface of the metal plate exposed to the outside with anti-vibration rubber etc., but in the case of seismic isolation rubber, the period of use is extremely long. Considering that (for example, in the case of a concrete structure, durability of about 60 years must be satisfied), it is difficult to guarantee durability for a long period of time by such a coating method.
このような問題を解決するために、第1図に示す実施例
においては、硬質板12の側端面を外側に脹らみ出した断
面円弧状ないし円弧類似形状のものとすると共に、この
硬質板の外周囲部分をも特殊ゴム14で覆って、硬質板11
を外皮層の内部に埋め込むよう構成した。In order to solve such a problem, in the embodiment shown in FIG. 1, the side end surface of the hard plate 12 is made to have an arcuate cross section or an arc-like shape which bulges outward, and the hard plate The hard rubber 11
Was embedded in the outer skin layer.
この場合、硬質板12の側端面に形成される膨出部の断面
円弧形状の円弧の半径は、第7図に示すrの値で、 好ましくは 0.1mm≦r より好ましくは 0.3mm≦r とりわけ 0.5mm≦r とするのが望ましい。In this case, the radius of the arc of the arcuate cross section of the bulging portion formed on the side end surface of the hard plate 12 is the value of r shown in FIG. 7, preferably 0.1 mm ≦ r, more preferably 0.3 mm ≦ r It is desirable that 0.5 mm ≦ r.
なお、この膨出部の円弧形状又は円弧類似形状とは、上
記の円弧以外に、局部応力を低減させるべく円弧的な働
きをするもの、例えば第10図(a),(b)の如く、複
数の直線状切断面よりなるもの、又は、第10図(c)の
如く、直線状切断面と円弧の組合せよりなるものなど、
様々な円弧類似形状を含む。The arcuate shape or arcuately similar shape of the bulging portion means, in addition to the above-mentioned arcuate shape, an arcuate function for reducing local stress, for example, as shown in FIGS. 10 (a) and (b), One consisting of a plurality of straight cutting surfaces, or one consisting of a combination of straight cutting surfaces and arcs, as shown in FIG. 10 (c),
Includes various arc-like shapes.
本実施例の如く、硬質板12のエッジ部を曲線又は直線の
組合せにってなめらかなものとすることにより、エッジ
部の接触している軟質板11部分に発生する応力又は歪を
大幅に低減させることが可能となる。As in the present embodiment, by making the edge portion of the hard plate 12 smooth by combining a curved line or a straight line, the stress or strain generated in the soft plate 11 portion in contact with the edge portion is significantly reduced. It becomes possible.
ところで、免震ゴムは、使用中、常に外気にさらされて
いるため、酸素、湿度、オゾン、紫外線、原子力用にお
いては放射線、海辺における場合では海風、により長期
劣化を受ける。また、建物を支えているため、常に圧縮
荷重を受けており、平常時でもゴム層の表面部にはかな
りの引張応力が付与されている。特に、長期使用によっ
てクリープ量が大きくなると、例え圧縮歪が数%〜10%
であっても、表面部での引張歪は100〜300%にもおよぶ
ことになる。その上、大地震発生時には、免震ゴムは10
0〜200%の剪断歪を受けるために、この歪が複合化さ
れ、免震ゴムの表面部も非常に大きな歪を受けることに
なる。そして、免震ゴムの表面部ゴムの外気による劣化
は、引張応力や引張歪が大きくなればなる程一層進行す
る。By the way, since the seismic isolation rubber is constantly exposed to the outside air during use, it is subject to long-term deterioration due to oxygen, humidity, ozone, ultraviolet rays, radiation for nuclear power, and sea breeze at the seaside. Further, since it supports the building, it is constantly subjected to a compressive load, and even under normal conditions, a considerable tensile stress is applied to the surface portion of the rubber layer. Especially when the creep amount becomes large due to long-term use, even if the compressive strain is several% to 10%.
However, the tensile strain at the surface portion reaches 100 to 300%. Moreover, in the event of a major earthquake,
Since the shear strain of 0 to 200% is applied, this strain is compounded and the surface portion of the base isolation rubber is also subjected to a very large strain. Deterioration of the surface rubber of the seismic isolation rubber due to the outside air further progresses as the tensile stress and tensile strain increase.
以上のことから、免震ゴムの表面部ゴムに対しては a できる限り引張歪を小さくすること b 耐候性の優れたゴムを使用すること が重要となる。From the above, it is important for the surface rubber of the seismic isolation rubber to: a) make the tensile strain as small as possible; and b) use a rubber with excellent weather resistance.
そこで、本発明者らは、この免震ゴムの表面部の引張歪
と耐候性について、従来の免震ゴムの構造に基づいて以
下のような検討を行なった。Therefore, the present inventors have conducted the following study on the tensile strain and weather resistance of the surface portion of the seismic isolation rubber based on the structure of the conventional seismic isolation rubber.
現在提案されている免震ゴムには、次のようなものがあ
る。The seismic isolation rubbers currently proposed include the following.
第11図に示す如く、ゴム層21と金属板22とが積層さ
れ、金属板22のエッジ部22aは表面に出ているか、薄い
(0.5〜1mm程度)ゴム層で被われている。As shown in FIG. 11, a rubber layer 21 and a metal plate 22 are laminated, and an edge portion 22a of the metal plate 22 is exposed on the surface or covered with a thin (about 0.5 to 1 mm) rubber layer.
第12図に示す如く、ゴム層21と金属板22とが積層さ
れ、金属板22のエッジ部22aは厚い表面ゴム23で被われ
ている。As shown in FIG. 12, a rubber layer 21 and a metal plate 22 are laminated, and an edge portion 22a of the metal plate 22 is covered with a thick surface rubber 23.
これらの免震構造体に使用されているゴム材料は、イギ
リス、ニュージーランドにおける天然ゴム系、フランス
におけるクロロプレンゴム系に大別される。The rubber materials used for these seismic isolation structures are roughly classified into natural rubber type in England and New Zealand and chloroprene rubber type in France.
即ち、フランスでは耐候性を重視する結果、クロロプレ
ンゴムを用いており、一方、イギリス、ニュージーラン
ドでは、ゴムの耐破壊特性を重視して、天然ゴムを用い
ている。そして、イギリスでは、天然ゴムの耐候性(耐
熱老化性、耐オゾン性、耐酸化劣化性など)の悪いのを
補うために、第12図の如く、厚い表面ゴム層を形成する
方法が採用されている。(例えば、ロスアンゼルス郊外
に建てられた裁判所に用いられているイギリス製免震ゴ
ムの場合、表面ゴム層厚は75mmとなっている。) 本発明者らは、まず静荷重時及び地震時に免震ゴムの外
表面部に発生する引張歪を低減させるために、第12図の
積層構造体の外側を被覆する外表面ゴム23(以下、積層
構造体の鋼板等の硬質板のエッジ端より外表面までの部
分(第12図における厚層Tの部分)を「外皮層」と呼
ぶ。)について検討した。That is, in France, chloroprene rubber is used as a result of emphasis on weather resistance, while in England and New Zealand, natural rubber is used with emphasis on the fracture resistance of rubber. In the United Kingdom, in order to compensate for the poor weather resistance (heat aging resistance, ozone resistance, oxidation deterioration resistance, etc.) of natural rubber, a method of forming a thick surface rubber layer is adopted as shown in Fig. 12. ing. (For example, in the case of a British seismic isolation rubber used in a court built in the suburbs of Los Angeles, the surface rubber layer thickness is 75 mm.) The present inventors first isolated seismic isolation during static load and during an earthquake. In order to reduce the tensile strain generated on the outer surface of the rubber, the outer surface rubber 23 that covers the outside of the laminated structure of FIG. The part up to (the part of thick layer T in FIG. 12) is referred to as “outer skin layer”.
しかして、外皮層の外気にふれる外表面に発生する局部
歪は、外皮層厚Tが増加するにつれ、次第に減少する
が、ある程度の厚さに達すると、それ以上厚くしても局
部歪を小さくする作用は極めて乏しくなることが認めら
れた。一方、外皮層の厚さが増加する程、材料的にコス
ト高となるのみならず、加硫を大幅に遅らせるために、
全体として相当のコスト高となる。Then, the local strain generated on the outer surface of the outer skin layer exposed to the outside air gradually decreases as the outer skin layer thickness T increases, but when it reaches a certain thickness, the local strain is reduced even if the thickness is further increased. It was recognized that the effect of the action was extremely poor. On the other hand, as the thickness of the outer skin layer increases, not only the material cost increases, but also in order to significantly delay vulcanization,
The overall cost is considerably high.
このようなことから、外皮層の厚さTは1〜30mm、望ま
しくは2〜20mm、とりわけ3〜15mmとするのが好まし
い。ただし、免震ゴムに耐火性等の他の性能が特に要求
される場合においては、外皮層を30mmを超える厚さとす
ることも可能である。For this reason, the thickness T of the outer skin layer is preferably 1 to 30 mm, preferably 2 to 20 mm, and more preferably 3 to 15 mm. However, when the seismic isolation rubber is required to have other properties such as fire resistance, the outer skin layer may have a thickness of more than 30 mm.
一方、前述の通り免震ゴムは常に外気にされされた状態
で使用されるため、免震ゴムの外表面は桑めて耐候性の
優れたゴムで保護されている必要がある。On the other hand, as described above, the seismic isolation rubber is always used in a state where it is exposed to the outside air, so that the outer surface of the seismic isolation rubber needs to be swollen and protected with rubber having excellent weather resistance.
これに対して、従来の免震ゴムのうち、ゴム材料として
耐候性の良いクロロプレンゴムを用いた場合、クロロプ
レンゴムはヒステリシスロスが大きいためクリープが大
きくなるのはもとより、耐寒性が悪く、低温結晶化し易
いことから、低温においてゴムの硬度が増加するため、
クロロプレンゴムを用いた免震ゴムは本来の免震性能が
発揮できなくなると共に、高価なクロロプレンゴムを用
いることによって製品コストが大幅に増加するという欠
点がある。On the other hand, of the conventional seismic isolation rubbers, when chloroprene rubber with good weather resistance is used as the rubber material, chloroprene rubber has large hysteresis loss, which results in large creep and poor cold resistance and low temperature crystallinity. Since the hardness of the rubber increases at low temperatures,
The seismic isolation rubber using chloroprene rubber has the drawbacks that the original seismic isolation performance cannot be exhibited, and the use of expensive chloroprene rubber significantly increases the product cost.
一方、天然ゴムは周知の通り耐候性が悪い。劣化した天
然ゴムでは、オゾンクラック発生等、目に見える変化が
起こるだけではなく、弾性率が大幅に増加し、破断強
度、破断時伸びが大幅に低下する。即ち、大気中の長期
劣化によって、天然ゴムは表面に無数のオゾンクラック
を有し、しかも脆い材料に変化してしまうのである。On the other hand, as is well known, natural rubber has poor weather resistance. In the case of deteriorated natural rubber, not only visible changes such as ozone cracks occur, but also the elastic modulus significantly increases, and the breaking strength and the elongation at break greatly decrease. That is, due to long-term deterioration in the atmosphere, natural rubber has numerous ozone cracks on its surface and is transformed into a brittle material.
従って、第12図のような構成とした場合においても、表
面のゴム層が劣化し、このような劣化層で被われている
と、内部のゴム層は劣化していない場合でも、地震によ
る繰り返し大変形等を受けると、まず表面の劣化層が簡
単に破断し、更にそれが引き金となって内部のゴム層全
体の破断をもたらす可能性がある。(例えば熱劣化性の
優れたAゴムの表面に、熱劣化性の悪いBゴムを薄く塗
布してこれを熱劣化させると、Aゴムの表面に形成され
たBゴムの熱劣化層のため、折り曲げただけでAゴムを
簡単に破断することがある。) また、免震ゴムの表面ゴム層に発生したオゾンクラック
等の亀裂から水分が侵入すると、硬質板の金属に錆が発
生し、またこれにより、金属板とゴム層とが剥離する危
険性もある。Therefore, even when the structure shown in Fig. 12 is used, the rubber layer on the surface deteriorates, and if it is covered with such a deteriorated layer, even if the internal rubber layer is not deteriorated, it will be repeated due to the earthquake. When subjected to a large deformation or the like, first, the deteriorated layer on the surface is easily broken, and further, there is a possibility that it may cause the entire rubber layer inside to be broken. (For example, when a rubber B having a poor heat-deteriorating property is thinly applied to the surface of a rubber A having an excellent heat-degrading property and thermally deteriorated, a heat-deteriorating layer of the rubber B formed on the surface of the A-rubber causes A rubber may be easily broken just by bending it.) Also, if water enters through cracks such as ozone cracks that have occurred in the surface rubber layer of the seismic isolation rubber, rust will occur on the metal of the hard plate, and As a result, there is a risk that the metal plate and the rubber layer will be separated.
免震ゴムには、前述の如く、約60年という長年月にわた
る耐久性が要求されること、多少なりとも劣化した部分
が生じた場合には、これが破断して、免震ゴム全体の破
断につながりかねないこと、地震発生時にはどのような
不測の変形を受けるとも限らず、これがために多少の劣
化も軽視することはできないこと、免震ゴムは建物と人
命を支えるものであることから、その安全性は常に完璧
であるべきであること等を考慮した場合、免震ゴムはそ
の使用の環境下で劣化性の極めて少ないものであること
が望まれる。しかも、あらゆる工場生産に要求されるこ
とであるが、製品コストを低く押さえることは常に要求
されることである。As mentioned above, the seismic isolation rubber is required to have durability over a long period of about 60 years, and if any deteriorated part occurs, it will rupture and cause the seismic isolation rubber to rupture. It may not be connected, it may not be subjected to any unexpected deformation at the time of an earthquake, and it is not possible to neglect some deterioration because of this, and because the seismic isolation rubber supports the building and human life, Considering that safety should always be perfect, it is desired that the seismic isolation rubber has extremely little deterioration in the environment of its use. Moreover, it is always required to keep the product cost low, which is required for every factory production.
従って、天然ゴムなどの耐候性の悪いゴムを用いて構成
される免震ゴムの場合、その外表面部を耐候性の優れた
被覆ゴム(以下「特殊ゴム」と称する場合がある。)で
被覆することが要求されてくるのである。Therefore, in the case of a seismic isolation rubber made of rubber having poor weather resistance such as natural rubber, its outer surface is covered with a coating rubber having excellent weather resistance (hereinafter sometimes referred to as "special rubber"). You are required to do so.
第1図に示す本発明の実施例において、積層構造体13と
の外表面部の特殊ゴム14として好適な耐候性に優れたゴ
ムとしては、例えば、ブチルゴム、アクリルゴム、ポリ
ウレタン、シリコンゴム、フッ素ゴム、多硫化ゴム、エ
チレンプロピレンゴム(EP及びEPDM)、ハイパロン、塩
素化ポリエチレン、エチレン酢酸ビニルゴム、エピクロ
ルヒドリンゴム、クロロプレンゴム等が挙げられる。こ
れらのうち、特にブチルゴム、ポリウレタン、エチレン
プロピレンゴム、ハイパロン、塩素化ポリエチレン、エ
チレン酢酸ビニルゴム、クロロプレンゴムが耐候性の面
からは効果的である。更に軟質板を構成するゴム等との
接着性を考慮した場合には、ブチルゴム、エチレンプロ
ピレンゴム、クロロプレンゴムが望ましく、とりわけエ
チレンプロピレンゴムを用いるのが再も好ましい。In the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, as the rubber having excellent weather resistance suitable as the special rubber 14 on the outer surface of the laminated structure 13, for example, butyl rubber, acrylic rubber, polyurethane, silicone rubber, fluorine Examples thereof include rubber, polysulfide rubber, ethylene propylene rubber (EP and EPDM), hypalon, chlorinated polyethylene, ethylene vinyl acetate rubber, epichlorohydrin rubber, chloroprene rubber and the like. Of these, butyl rubber, polyurethane, ethylene propylene rubber, hypalon, chlorinated polyethylene, ethylene vinyl acetate rubber, and chloroprene rubber are particularly effective from the viewpoint of weather resistance. Further, in consideration of adhesiveness with rubber or the like constituting the soft plate, butyl rubber, ethylene propylene rubber, and chloroprene rubber are preferable, and ethylene propylene rubber is particularly preferable.
これらのゴム材料は単独で用いても、2種以上をブレン
ドして用いても良い。また、伸び、その他の物性を改良
するために市販ゴム、例えば、天然ゴム、イソプレンゴ
ム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリ
ルゴム等とブレンドしても良い。更に、これらのゴム材
料には、各種充填剤、老化防止剤、可塑剤、軟化剤、オ
イル等、ゴム材料に一般的な配合剤を混合しても良い。
特に、シクロペンタジエン又はジシクロペンタジエン樹
脂を、ゴム材料100重量部に対し10〜40重量部、更にロ
ジン誘導体を5〜20重量部添加することにより、破壊特
性、金属との接着性等が大幅に改良され、極めて有利で
ある。なお、この場合、ロジン誘導体としては、主成分
がアビエチン酸、ピマール酸及びこれらに類似した構造
のカルボン酸の混合物で各種のロジン系エステル、重合
ロジン、水素添加ロジン、硬化ロジン、ハイロジン、樹
脂酸亜鉛、変性ロジン等が挙げられる。These rubber materials may be used alone or in combination of two or more. Further, in order to improve elongation and other physical properties, it may be blended with a commercially available rubber such as natural rubber, isoprene rubber, styrene-butadiene rubber, butadiene rubber, nitrile rubber and the like. Further, these rubber materials may be mixed with various fillers, antioxidants, plasticizers, softeners, oils and other compounds commonly used in rubber materials.
In particular, by adding cyclopentadiene or dicyclopentadiene resin in an amount of 10 to 40 parts by weight and 100 parts by weight of a rubber material, and further adding 5 to 20 parts by weight of a rosin derivative, the breaking property and the adhesion to a metal can be significantly Improved and highly advantageous. In this case, as the rosin derivative, the main components are abietic acid, pimaric acid and a mixture of carboxylic acids having a similar structure to various rosin-based esters, polymerized rosin, hydrogenated rosin, cured rosin, hyrosin, resin acid. Examples thereof include zinc and modified rosin.
本発明においては、基本的には前述の外皮層を、上記の
耐候性に優れた特殊ゴムで構成し、その厚さを前述の外
皮層厚さTと一致されるのが好ましいが、製造上ないし
その他の理由により不可能な場合には、この特殊ゴム13
の厚さ、即ち、第7図の厚さtは必ずしも外皮層厚さT
と一致していなくても良い。その場合、特殊ゴム厚さt
は、1〜20mm、望ましくは2〜15mm、とりわけ2〜10mm
とするのが好ましい。このような特殊ゴムBは、軟質板
11、硬質板12およびフランジ4、5に強固に接着するこ
とが重要であるが、接着は a 軟質板11のゴム材料(以下「内部ゴム」ということ
がある。)と特殊ゴム13とを同時に加硫接着する方法。In the present invention, basically, it is preferable that the outer skin layer is made of the above-mentioned special rubber having excellent weather resistance, and the thickness thereof is matched with the outer skin layer thickness T. If this is not possible due to other reasons, this special rubber 13
, The thickness t in FIG. 7 is not necessarily the outer skin layer thickness T
Does not have to match. In that case, the special rubber thickness t
Is 1 to 20 mm, preferably 2 to 15 mm, especially 2 to 10 mm
Is preferred. Such a special rubber B is a soft plate.
11, it is important to firmly adhere to the hard plate 12 and the flanges 4 and 5, but the adhesion is a. The rubber material of the soft plate 11 (hereinafter sometimes referred to as "internal rubber") and the special rubber 13 are simultaneously bonded. How to vulcanize and bond.
b 内部ゴムのみ先に加硫した後、特殊ゴムを加硫させ
て接着させる二段式加硫接着法。b A two-stage vulcanization bonding method in which only the internal rubber is vulcanized first and then the special rubber is vulcanized and bonded.
c 内部ゴム、特殊ゴムを別々に加硫した後、接着剤で
貼り合せる方法。c Internal rubber and special rubber are separately vulcanized and then bonded with an adhesive.
などにより容易に行える。接着に際し、内部ゴムと特殊
ゴムの接着が不良である場合には、両者の間に両者に対
して接着性の良好な第三のゴム層を介在させても良い。
また、内部ゴム及び/又は特殊ゴムに接着性向上のため
の添加物を配合しても良い。It can be done easily. When the internal rubber and the special rubber are poorly adhered at the time of adhesion, a third rubber layer having good adhesiveness to both may be interposed therebetween.
Further, an additive for improving adhesiveness may be blended with the internal rubber and / or the special rubber.
第1図に示す実施例の如く、硬質板のエッジ部を円弧形
状ないし円弧類似形状に膨出させて適当な厚さの特殊ゴ
ムで被覆することにより、免震ゴムのフランジ付近の局
部歪をより低減化させ、免震ゴム全体として歪の平均化
を計ると共に局部歪の絶対値を低減化させることができ
る。As in the embodiment shown in FIG. 1, the edge portion of the hard plate is bulged into an arc shape or a shape similar to an arc and covered with a special rubber having an appropriate thickness, so that the local strain near the flange of the seismic isolation rubber is reduced. Further, it is possible to further reduce the average of the strain of the seismic isolation rubber and to reduce the absolute value of the local strain.
ところで、第1図に示すような構成により、フランジ付
近の局部歪が小さくなった場合においても、免震ゴムの
他の部分の局部歪が大きくなり、全体としてみると最大
局部歪が低減していないということが一般に起こる可能
性もある。By the way, with the configuration shown in FIG. 1, even when the local strain in the vicinity of the flange becomes small, the local strain in other parts of the seismic isolation rubber becomes large, and the maximum local strain is reduced as a whole. It is also possible that nothing is common.
従って、フランジ付近の局部歪を低減化し、かつ免震ゴ
ム全体の局部歪を平均化すると共に、各部における局部
歪の絶対値を減少させるにはこれまで述べてきた。Therefore, it has been described above that the local strain in the vicinity of the flange is reduced, the local strain of the entire seismic isolation rubber is averaged, and the absolute value of the local strain in each part is reduced.
(i)積層構造体のフランジと接する部分に形成される
湾曲面の形状。(I) The shape of the curved surface formed in the portion of the laminated structure that contacts the flange.
(ii)硬質板の側端面に形成される膨出部の形状 (iii)積層構造体の外表面を被覆する特殊ゴムの厚さ による改良効果を十分引き出すべく、各要素のバランス
を保つことが何より重要である。しかしてこのバランス
は、本発明者らが開発した大変形用FEM計算によって初
めて良好に保たれることが可能とされるのである。(Ii) Shape of the bulging part formed on the side end surface of the hard plate (iii) It is necessary to keep the balance of each element in order to sufficiently bring out the improvement effect due to the thickness of the special rubber covering the outer surface of the laminated structure. Most important However, the balance can be kept good only by the FEM calculation for large deformation developed by the present inventors.
なお、本発明において、硬質板12の材質としては、金
属、セラミックス、プラスチックス、FRP、ポリウレタ
ン、木材、紙板、スレート板、化粧板などを用いること
ができるが、なかでも鋼板が好ましい。また軟質板11と
しては、ゴム状弾性を有するものであって、各種の加硫
ゴム、未加硫ゴムなどの有機材料、これらの発泡体など
各種のものを用いることができるが、加硫ゴムが好まし
い。In the present invention, as the material of the hard plate 12, metal, ceramics, plastics, FRP, polyurethane, wood, paper plate, slate plate, decorative plate, and the like can be used, and among them, steel plate is preferable. The soft plate 11 has rubber-like elasticity, and various vulcanized rubbers, organic materials such as unvulcanized rubber, and various materials such as foams thereof can be used. Is preferred.
このような硬質板と軟質板とを接着させるには、接着剤
を用いたり共加硫すれば良い。To bond such a hard plate and a soft plate, an adhesive or co-vulcanization may be used.
このような本発明の免震ゴムは、免震作用の他に、除振
(防振、制振)等の特性を備えている。Such a seismic isolation rubber of the present invention has characteristics such as vibration isolation (vibration prevention and vibration control) in addition to the seismic isolation action.
以下、実験例を挙げて本発明をより詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to experimental examples.
実験例1 第1図に示すような本発明の免震ゴムについて、変形時
の各位の主歪を求めた。Experimental Example 1 With respect to the seismic isolation rubber of the present invention as shown in FIG. 1, principal strains at various positions during deformation were determined.
なお、軟質板としては天然ゴムを主体とする加硫ゴム、
硬質板としては鋼板を用い、特殊ゴムとしてはEPDMを主
体とするゴム100重量部に対し、ジシクロペンダジエン
樹脂27重量部、ハイロジン10重量部、その他カーボンブ
ラック等を配合した加硫ゴムを用いた。The soft plate is a vulcanized rubber mainly composed of natural rubber,
A vulcanized rubber containing 27 parts by weight of dicyclopentadiene resin, 10 parts by weight of rosin, and carbon black, etc. for 100 parts by weight of rubber mainly composed of EPDM as a special rubber is used as a hard plate. I was there.
また、軟質板厚さ、硬質板厚さh、硬質板長さl、特殊
ゴム厚さt、形状率、硬質板の側端の膨出部となる円弧
の半径r及びフランジに接する積層構造体の湾曲面をな
す円弧の半径Lは以下の取りである。Further, a soft plate thickness, a hard plate thickness h, a hard plate length l, a special rubber thickness t, a shape ratio, a radius r of an arc serving as a bulge portion of a side end of the hard plate, and a laminated structure in contact with a flange. The radius L of the arc forming the curved surface of is as follows.
k=10mm h=2mm l=70mm t=5mm 形状率=l/4k=1.75 r=1mm L=0.92×(h+k)=11.04mm このような構成の免震ゴムに、圧縮歪6%、剪断歪100
%を加えた時の変形形状の模式図を第13図に示す。また
第13図に表示された各点における主歪のFEM解析値を第
1表に示す。k = 10mm h = 2mm l = 70mm t = 5mm Shape ratio = 1 / 4k = 1.75 r = 1mm L = 0.92 × (h + k) = 11.04mm The seismic isolation rubber with this structure has compressive strain of 6% and shear strain. 100
A schematic view of the deformed shape when% is added is shown in FIG. Table 1 shows the FEM analysis values of the principal strain at each point shown in Fig. 13.
なお比較例として第5図に示す免震ゴム(材質形状率、
ゴム厚さ、鋼板厚さは同様)について同様に実験を行な
い、第6図に示す各点の主歪の測定値を第1表に併記す
る。As a comparative example, the seismic isolation rubber (material shape ratio,
The same experiment was performed for the same rubber thickness and steel plate thickness), and the measured values of the principal strain at each point shown in FIG. 6 are also shown in Table 1.
第1表より、実施例の免震ゴムは フランジ付近の引張側、圧縮側の局部歪の大幅な低
下 免震ゴム全体としての局部歪の平均化 最大局部歪の大幅低減 などが達成され、本発明の効果は極めて明白である。 From Table 1, it can be seen that the seismic isolation rubbers of the examples show a significant reduction in local strain on the tensile side and compression side near the flange. Averaging of the local strain of the seismic isolation rubber as a whole has been achieved. The effect of the invention is quite clear.
本発明の免震ゴムは局部歪の発生が極めて効果的に減少
されることから、局部歪による免震ゴムの損傷、破断等
が少なくなり、極めて耐久性に優れたものとなる。しか
も、フランジを介して建物及び基礎に固定することがで
きることから、建物等を安定に支承することが可能とな
る。Since the occurrence of local strain is extremely effectively reduced in the seismic isolation rubber of the present invention, damage and breakage of the seismic isolation rubber due to local strain are reduced, and the seismic isolation rubber has extremely excellent durability. Moreover, since it can be fixed to the building and the foundation via the flange, the building and the like can be supported stably.
このような、本発明の免震ゴムは、本発明に関する研究
において、変形時に免震ゴムに発生する局部歪の定量的
解析が可能となったことにより、初めて実現したもので
あり、従来の免震ゴムとは明確に区別されるべきもので
あり、その学問的、工業的意義は極めて大きい。Such a seismic isolation rubber of the present invention has been realized for the first time in the research relating to the present invention because it has become possible to quantitatively analyze the local strain generated in the seismic isolation rubber during deformation. It should be clearly distinguished from seismic rubber, and its academic and industrial significance is extremely large.
第1図は本発明の実施例に係る免震ゴムの縦断面図、第
2図及び第3図は従来例を示す断面図であって、各々
(a)は平常時、(b)は地震発生時を示す。第4図は
一般的な免震ゴムのFEM解析結果を示す図、第5図は主
歪の解析に用いた従来の免震ゴムの断面図、第6図は第
5図の免震ゴムの変形時の模式図である。第7図は第1
図のVII部の拡大図、第8図は(a)〜(c)はフラン
ジ付近の湾曲面の例を示す図、第9図は従来の免震ゴム
の一部断面図、第10図(a)〜(c)は硬質板の側端面
の膨出部の例を示す図、第11図及び第12図は従来の免震
ゴムの断面図、第13図は実験例における実施例ゴムの変
形時の模式図である。 4、5……フランジ、11……軟質板、12……硬質板、 13……積層構造体、14……特殊ゴム、20……免震ゴム。FIG. 1 is a vertical sectional view of a seismic isolation rubber according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are sectional views showing a conventional example, in which (a) is normal and (b) is an earthquake. Indicates when it occurred. Fig. 4 is a diagram showing the FEM analysis results of general seismic isolation rubber, Fig. 5 is a cross-sectional view of the conventional seismic isolation rubber used for the analysis of principal strain, and Fig. 6 is the seismic isolation rubber of Fig. 5. It is a schematic diagram at the time of deformation. Figure 7 shows the first
FIG. 8 is an enlarged view of the VII part of the figure, FIG. 8 is a diagram showing an example of a curved surface near the flange, FIG. 9 is a partial sectional view of a conventional seismic isolation rubber, and FIG. a) to (c) are diagrams showing examples of the bulging portion of the side end surface of the hard plate, FIGS. 11 and 12 are sectional views of a conventional seismic isolation rubber, and FIG. 13 is a diagram of an example rubber in an experimental example. It is a schematic diagram at the time of deformation. 4, 5 ... Flange, 11 ... Soft plate, 12 ... Hard plate, 13 ... Laminated structure, 14 ... Special rubber, 20 ... Seismic isolation rubber.
Claims (5)
質を有する軟質板とを交互に貼り合わせた積層構造体の
上下面にフランジが設けられてなる免震ゴムにおいて、
フランジ付近の局部歪を低下させることによって構造体
全体の局部歪を平均化させる手段を設けた免震ゴムであ
って 該手段として、積層構造体のフランジと接する部分を、
フランジに向けて次第に横断面積が大きくなるように、
その外表面が内側に縦断面円弧状ないし円弧類似形状に
反った湾曲面としたことを特徴とする免震ゴム。1. A seismic isolation rubber in which flanges are provided on the upper and lower surfaces of a laminated structure in which a plurality of rigid hard plates and soft plates having viscoelastic properties are alternately laminated.
A seismic isolation rubber provided with means for averaging the local strain of the entire structure by reducing the local strain in the vicinity of the flange.
As the cross-sectional area gradually increases toward the flange,
A seismic isolation rubber, the outer surface of which is a curved surface that is curved inward in an arcuate section or a shape similar to an arcuate section.
される湾曲面の縦断面円弧形状は、硬質板の厚さhおよ
び軟質板の厚さkに対して を満たす半径Lを有する円弧形状であることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項に記載の免震ゴム。2. The arcuate longitudinal cross-section of the curved surface formed in the portion of the laminated structure which contacts the flange, with respect to the thickness h of the hard plate and the thickness k of the soft plate. The seismic isolation rubber according to claim 1, wherein the seismic isolation rubber has an arc shape having a radius L that satisfies the above condition.
円弧類似形状に膨出した形状であり、且つ積層構造体の
外表面は耐候性に優れた被覆ゴムで覆われていることを
特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の免震ゴム。3. The side end of the hard plate has a shape bulging outward in an arcuate shape or an arcuate shape in cross section, and the outer surface of the laminated structure is covered with a coated rubber having excellent weather resistance. The seismic isolation rubber according to claim 2, wherein
円弧形状は、 r≧0.1mm を満たす半径rを有する円弧形状であることを特徴とす
る特許請求の範囲第3項に記載の免震ゴム。4. The arc-shaped cross section of the bulging portion formed on the side end surface of the hard plate is an arc shape having a radius r satisfying r ≧ 0.1 mm. The seismic isolation rubber described.
れた被覆ゴムのゴム厚さが1〜30mmであることを特徴と
する特許請求の範囲第3項又は第4項に記載の免震ゴ
ム。5. The rubber according to claim 3 or 4, characterized in that a rubber having a weather resistance that covers the outer surface of the laminated structure has a thickness of 1 to 30 mm. Seismic isolation rubber.
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JPS5958107U (en) * | 1982-10-12 | 1984-04-16 | オ−ツタイヤ株式会社 | Seismic isolation structure |
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- 1986-04-10 JP JP61082852A patent/JPH0784814B2/en not_active Expired - Lifetime
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