JPS6117984B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、そのままでは二つの部材の間を通過
してこれらの部材を互いに周期的に移動させるエ
ネルギー、例えば地震の際に生じるようなエネル
ギーを吸収するエネルギー吸収体に関する。 緩衝装置または減衰装置と称されるエネルギー
吸収体は周知である。また、数10ニユートンの力
によつて伝達される衝撃的或は周期的エネルギー
を著しく減少させる設計には、多くのものがあ
る。しかしながら、この力の何倍もの大きさの力
が生じ、特に構造物が振動する場合のように吸収
体が破壊されるような用途もある。１例として、
地震または強風が高層建築または橋の如き構造物
におよぼす効果を考えることができる。このよう
な時に発生する力は数万ニユートン或はそれ以上
に達し、構造物を破壊させるようになることが知
られている。 地震または強風の如き自然現象によつて建物に
伝達されるエネルギーを追加材料によつて建物内
に吸収するように設計することは標準的な手法で
あるが、この追加材料は高価でありかつ静的状態
から考慮すると余分のものである。このような余
分の費用を軽減するために、建物の中に特別のパ
ネル、すなわちエネルギー吸収体として設計さ
れ、普通は補強コンクリートよりなるパネルを使
用する試みが行われている。前述の如き特殊コン
クリートパネルも依然高価であり、かつ１回また
は数回の強い地震若しくは暴風にあえば損傷し、
これを取替えるためには相当の費用を要すること
が知られている。 地震の力の建物への伝達を阻止するために、種
種の試みが行われている。このような試みの一つ
においては、建物がゴムの上に装架される。この
構成はしばしばゴム減衰装置と称されるが、この
ように称することは大きな誤りである。すなわ
ち、減衰装置がエネルギーの吸収体であるのに対
して、建物に対するゴム支持体はこれによつて吸
収されるエネルギーの量が非常に少なく、むしろ
ばねとして作動するものであるからである。 過去数年間において、運動エネルギー吸収装置
を開発するために多くの時間が費されてきた。こ
れらエネルギー吸収装置は材料のねじり、曲げま
たは押出しの原理を使用して装置を変形せしめ、
それによつてエネルギーを吸収しようとするもの
である。このような装置の詳細は次に掲げる刊行
物に記載されているが、これら刊行物はすべて本
出願の優先権日付以前に刊行されている。 (1) Robinson W.H.およびGreenbank L.R.、“押
出しエネルギー吸収体の特性”、地震工学に対
するニユージーランド学会会報、昭和50年、第
８巻、187頁。 (2) Robinson W.H.およびGreenbank L.R.、“地
震に対して建物を保護するに適した押出しエネ
ルギー吸収体”、地震工学および構造力学のジ
ヤーナル、昭和51年刊。 (3) Skinner R.K.Kelly J.M.およびHeine A.J.
、“耐震構造物に対するヒステリシス減衰装
置”、地震工学および構造力学のジヤーナル、
昭和50年、第３巻、278−296頁。 (4) Robinson W.H.、“縦方向押出しエネルギー
吸収体”、昭和47年12月、ニユージーランド特
許第165897号、昭和47年12月、オーストラリヤ
特許第463143号、昭和47年12月、米国特許第
3833093号、昭和48年１月、メキシコ特許第
132942号。 (5) Robinson W.H.、“ねじり押出しエネルギー
吸収体”、昭和49年11月、ニユージーランド特
許第172665号、昭和49年11月、米国特許第
3953013号、昭和49年11月英国特願第48532号、
昭和49年11月日本特願第133479号、 (6) Robinson W.H.、“押出しエネルギー吸収体
用スリーブ”、昭和50年10月、ニユージーラン
ド特許第175766号。 (7) Skinner R.I.、Bycroft G.N.およびMcVerry
G.H.、“原子力発電所を地震から保護する実際
的なシステム”、原子核工学および設計、36
（昭和51年）287−297頁。 もし固体がその弾性限界を越えて破壊の直前ま
で周期的な力を受ければ、その固体はエネルギー
を吸収する。固体が建物の支持体として使用され
る場合、若しくは建物の構造物内に組み込まれて
使用される場合には、建物に伝達されるエネルギ
ーまたはこれを通して伝達されるエネルギーはい
ずれの場合とも建物を破壊するような態様では作
用せず、熱に変換される。ねじりまたは曲げを受
けて変形する場合にこのように働く有用な材料は
周知である。しかしながら、エネルギー吸収部材
のひずみが単に剪断ひずみとして表われるように
設計されたエネルギー吸収体はこれまでなかつ
た。 また、この様なエネルギー吸収体は、長期にわ
たつて使用した後に必要な場合にはこれを交換し
得るようになつていることが望ましい。 従つて、本発明の目的は、前述の如きエネルギ
ーが一つの部分を通つて他の部分に移動する前に
このエネルギーを適当な程度にまで吸収するよう
に、構造物の構造部分或は部材を連結することの
できるエネルギー吸収体を提供することである。 本発明によれば、到着エネルギーによつて相互
に関連して振動せしめられる構造物の二つの部分
の間に挿置される周期的剪断エネルギー吸収体に
おいて、この構造物の一方の部分と係合する第１
部材と、構造物の他方の部分と係合する第２部材
と、これら第１部材および第２部材との間に固定
されていて剪断力を加えることによつて周期的に
塑性ひずみする少なくとも一つの鉛部材とを有す
ることを特徴とする周期的剪断エネルギー吸収体
が提供される。 さらに、本発明の他の特徴によれば、到着エネ
ルギーによつて相互に関連して振動せしめられる
構造物の二つの部分の間に挿置される周期的剪断
エネルギー吸収体において、構造物の一方の部分
に取付けられた第１部材と、この第１部材から隔
てられて構造物の他方の部分に取付けられた第２
部材と、第１部材および第２部材間に位置しかつ
これらの部材に接触する重量支持部材にして、第
１および第２部材間の高さ方向に交互に積み重ね
られた弾性材料層および剛性材料層より成る重量
支持部材と、重量支持部材内に拘束された少なく
とも一つの鉛の固まりとを有し、構造物の二つの
部分の間に相対的水平運動が生じた時に、相対的
に移動する第１部材および第２部材によつて重量
支持部材を変形させかつ鉛の固まりを塑性的に変
形させてエネルギーを吸収する周期的剪断エネル
ギー吸収体が提供される。 本発明の周期的剪断エネルギー吸収体は、破壊
的な力を有する例えば地震または強風のエネルギ
ーに対して構造物を保護し、かつこのエネルギー
を除去するものである。換言すれば、本発明のエ
ネルギー吸収体は構造物の振動の振幅を制限せん
とするものである。エネルギー吸収材料として鉛
を用いている本発明の吸収体の有効な作用は、鉛
の如き結晶材料における三つの相互関連プロセ
ス、すなわち回復、再結晶および粒子生長のうち
の一つ若しくはそれ以上によつて得られる。 本発明は、次の如き考え方に立脚するものであ
る。すなわち、構造物が振動する際には、その一
部分が他の部分に対して移動する。たとえば、構
造物の一つの枠がその一つの縁または隅に力を受
けることによつて該枠の面内において振動すれ
ば、ある瞬間にはこの枠の一方の対角線は伸長
し、かつ相対する対角線は縮められる。振動の反
対側の位相では、これらの二つの対角線の変形状
態は反対となる。従つて、構造物の二つの部分か
らの後続具をこの構造物が振動する時に相互に移
動するようにいつしよにすることができる。勿論
この単純な考えには多くの変更例が考えられる
が、これら二つの接続具を連結する吸収体は構造
物全体からエネルギーを吸収する。この型の周期
的エネルギー吸収体は塑性的に変形し得る材料を
要し、この材料においては該材料の機械的特性が
各作動サイクルに対してほぼ同じとなるように前
述のプロセスのうちの一つ又はそれ以上が吸収体
の作動温度において自然にかつ敏速に起こる必要
がある。本発明でエネルギー吸収材料として使用
される鉛は、状況にもよるが変形後に元の機械的
特性に復帰するための時定数は約１秒である。鉛
の変形率が大きければ大きい程、その再結晶は速
い。この吸収体はばね装置とは異なり、吸収した
エネルギーを構造物に戻さない。さらに、ダツシ
ユポツトとも違つて、この吸収体のエネルギー吸
収率が力の速度に大きく左右されることはない。 本発明の原理を容易に理解するために、ある材
料の断片を取り、その両端をしつかりと保持して
この材料片を前後に押し動かす場合を想定された
い。材料片が薄い時には、前後への押動によつて
この材料片に曲がりが生じ、ある大きさの剪断力
が発生する。もし材料片が厚ければ、曲がりが少
なく剪断力はより大きくなる。この剪断力は材料
を変形させる。多くの材料では、それらの内部変
形は大気温度において恒久的と考え得る程に安定
している。しかしながら、少数の材料では内部変
形は永久的ではない。たとえば鉛の場合、通常の
大気温度（20度Ｃ）において回復および再結晶プ
ロセスが約１秒程度で行なわれる。 これをより詳細に説明すると、鉛の如き結晶性
材料が塑性的に変形する際には、この変形過程中
に消費されたエネルギーの一部分が直ちに熱とし
て表われる。残余のエネルギーは変形した材料の
結晶構造の中に貯えられ、材料が所要の反応、回
復、再結晶および（または）粒子生長を適切な速
度で行ない得る温度にある場合には、この材料を
非変形状態に復帰させる駆動力として作用する。
したがつて、この様な材料がエネルギーを吸収す
ればその温度は上昇し、次に示す二つの効果を呈
する。 (a) 温度が上昇すれば材料の降伏応力が減少し、
したがつて吸収されたエネルギーは減少し、 (b) 温度が高ければ高い程、材料は、急速に回復
しかつ再結晶する。 上述の特性を有する材料として現在のところ鉛
が最も実際的な材料ではあるが、周期的変形時に
加工硬化率が小さくかつ破壊に対する抵抗が大き
い結晶性材料は鉛だけではない。鉛以外の材料と
しては、アルミニウム、ある種の超塑性合金、
錫、亜鉛、黄銅、鉄、鋼および氷がある。これ等
材料のうち、鉛、アルミニウム、超塑性合金およ
び氷だけが実際に適当な材料と考えられる。残り
の材料は剪断強さが大きく、吸収材料に対する支
持および構造物に対する連結を強大に設計する必
要が有り、この様に設計された構造は吸収体とし
ては高価に過ぎる。 鉛、アルミニウム、氷および超塑性合金はすべ
て剪断強さが適当に低く、すなわち経済的設計を
行うに十分な柔らかさを有している。しかし、回
復および再結晶のプロセスを通常の大気温度で起
こす材料は限られている。アルミニウムの場合、
その回復および再結晶プロセスは周囲温度が通常
の大気温度よりも相当に高い温度、例えば200度
Ｃ近くである場合に鉛と同様な速度で起こる。氷
は言うまでもなく周囲温度が氷点より相当低い時
だけ使用し得るものである。さらに、鉛は周期的
に塑性変形を行なう際に、通常エネルギー吸収体
に必要とされる期間にわたつて連続的に再結晶し
かつ回復する能力を有している。 このような事実は鉛を使用した“剪断”エネル
ギー吸収体は大気温度において安定した装置であ
り、吸収材料が他の材料によつて形成されている
場合よりも破損される危険の少ないことを意味す
る。したがつて、実際の使用に際しては鉛が最も
有用な材料であることが分かつた。 次に、添付図面に示す実施例に基づいて本発明
を説明する。 ここに述べる実施例においては、これらが数秒
程度の周期性を有するエネルギーを建物から吸収
するために使用される場合、変形可能材料すなわ
ち鉛の加熱はプロセスが長く続いても材料の溶融
を生じるほど大きくならない。小さなクラスの材
料（その典型例は鉛である）を使用することの特
別な利点は、塑性状態にひずむことによつて転位
が生じ、それに伴つて伝播傾向のある内部亀裂を
生じることなく変形を起こすことである。 前段で本発明の考え方を説明するために引用し
た例は、吸収体に加えられる力が縦方向でかつ単
一軸線方向のものである。この場合には、二つの
力が周期的に起こり、これらの力は相対しかつ互
いに整合している。第１図はこの例に対して設計
された吸収体の斜視図である。この吸収体は二つ
の板部材１，２を有し、これらの板部材は鉛等で
作られた吸収部材に比して剛直なものとする必要
がある。吸収部材は参照符号３によつて表わされ
ている。吸収すべきエネルギーを搬送する力は、
図中で二つの矢印によつて示される如く反対位相
をなすように加えられる。たとえば参照符号４に
よつて示される如く吸収部材３の隅は外広がりに
形成され、板部材１，２に固定される部材３の端
部部分が該部材３の中央部分より大きくなるよう
に形成されていることに注意する必要がある。こ
のようになすことの理由を第４図によつて説明す
る。この吸収体は剪断力に対して働くように考え
られたもので、曲げ力に対するものではない。前
段で説明した様に、もし材料片が撓めば、曲がり
が生じて剪断応力が発生し、かつ材料片の厚さが
大きければ大きい程剪断力が大となる。したがつ
て、剪断力吸収体の作動部分すなわち吸収部材は
短くかつ厚くする必要がある。第１図において、
吸収部材の高さ（ｈ）は板部材１，２間の最短距
離であり、また厚さはこの高さに対して直角をな
しかつ力の作用方向に平行な部材３の寸法であ
る。吸収体が剪断力に対して作動するようになす
ためには、相対する方向に加えられる力ができる
だけ単一軸線方向に作用するようにせねばなら
ぬ。これは構造物において通常必要とされる原則
であるが、剪断力に対して働くようにされた吸収
体が受ける曲げを最少限にするためにも必要であ
る。一方、吸収体においては、二つの力の作用線
は板部材１，２間の距離或は吸収材料の有無にか
かわらず明確に区別されねばならぬ。第４図は、
構造物に関する限り、相対する力が単一軸線方向
に働くようになし得ることを示している。吸収体
自体の各端には、剪断力ばかりではなく、中立軸
線５のまわりにＦ×ｈ／２なるモーメントが生じる。 この場合、吸収体の二つの板部材間の距離は
（ｈ）である。吸収体の中央面においては曲げモ
ーメントが零であり、剪断力はＦである。したが
つて、吸収体を設計する場合には、該吸収体に加
えられる曲げモーメントについてまたは最大剪断
力の分布が均一でないことについて注意すべきで
ある。第２図に参照符号４で示された曲率はこれ
に対応するための手段である。所望の曲率は、所
与の事例毎に周知の構造設計に関する考え方によ
つて決定することができる。この曲率は、最も近
くにある板部材１または２からの距離にしたがつ
て必要とされる吸収部材の水平横断面積の変動に
よつて生じるものである。この曲率は吸収部材の
二つまたは四つの側部に対して設けることができ
る。 剪断力吸収体の両端に力を加える別の実施例
が、第２図に示されている。この実施例の場合も
力は吸収体の縦方向に加えられるが、Fa，Fbに
よつて示される如く、これらの力は所定面内の任
意の方向に働らくことができる。この状態を処理
するための吸収体の最適の形が、この第２図に示
されている。この実施例の構成は、吸収体の水片
断面が円形である以外は第１図に示されたものと
ほぼ同様である。 第２図の実施例の型は、円形断面を有する２個
の吸収体を用いることにより、第１図の実施例に
について想定した力の状態に対しても適用するこ
とができる。この例は第３図に示されている。な
お、第３図は対称に置かれた吸収体の配置の端面
を示したものと考えることもでき、この配置は第
２図に示された状態にも適している。 第５図、第６図および第７図は、第１図、第２
図および第３図に示された吸収体を、板部材１，
２の間の間隔によつて導入された偶力を構造物自
体から除去する態様で用いる実施例をそれぞれ示
している。何れの実施例においても、第１図、第
２図および第３図に示された単一の吸収体または
一組の吸収体の組が、同様な単一の吸収体または
一組の吸収体の上に軸線方向に整合するように載
置される。力を加えるための板部材１は、二つの
吸収部材３，２３に等しく適用される。相対する
力は、ヨーク等によつて等しく分割されかつ他方
の加力板部材２，２１に適用される。 場合によつては、このような型の吸収体を前に
説明した型のゴム支持パツドと共に使用すること
が望ましい。これを実施する例は第１０図に示さ
れている。板部材１０１，１０２，１０３，１０
４は普通鋼板であり、部材１０５，１０６，１０
７はゴムの円板である。これらの部材は従来の方
法によつて接合され、一体構造とされる。既述の
如く、この一体構造は一つのばねの如く作動し、
力が除去された際には原形に復帰するが、わずか
なエネルギーしか吸収しない。このゴム構造にエ
ネルギー吸収能力を与えるために、板部材１０
１，１０４の間に単数または複数の鉛の柱１０８
がはめ込まれる。この柱が周期的エネルギーの真
の吸収体である。 以上の説明では、一つの線または面内の力、す
なわち回転を伴わない力を想定した。次に簡単な
例を用いて剪断力がねじりとして加えられる場合
について考える。この場合は塑性材料の棒部材を
用い、この棒の両端を反対方向にねじる。第８図
では、縦方向剪断力を対象とした実施例と同じ原
理および材料を使用してねじり剪断力吸収体を形
成し得ることを示す。この実施例では、板部材１
の代りに板部材８１が使用されている。この板部
材は円板となすことができ、かつ軟鋼によつて形
成することができる。円板の中央に形成されたす
きま孔を貫いて、棒部材８５が延びている。この
棒部材は第２の円板すなわち板部材８２に固定さ
れ、同板部材にトルクを加える。板部材８１，８
２の間には吸収部材８３が設けられる。この吸収
部材は両方の板部材にしつかりと固定されている
が、棒部材８５には固定されず、かつ前述の材料
の一つ、好適には鉛によつて形成されている。相
対する周期的トルクが棒部材８５および板部材８
１に加えられると、エネルギーは部材８３内に吸
収される。 第９図は第８図に示された実施例の変形例を示
す。この実施例においてもトルクは板部材８１に
加えられるが、相対するトルクは板部材８２に直
接加えられる。板部材８２の外縁８６と板部材８
１のフランジ８７との間において、板部材８２に
はスリーブ８８が堅く装着され、フランジ８７上
に軸承を形成している。 上述の実施例に用いられている棒部材８５およ
びスリーブ８８の目的は、塑性材料によつて形成
された吸収部材８３の両端を１線上に保持するこ
とである。 これらの実施例においても、吸収部材８３の断
面積は板部材への固定部の方向に向つて増加し、
ひずみを均一にするようになつている。 このようにして使用される吸収部材を取付ける
方法は、力の源泉と吸収部材の端部との間に鋼板
を挿置し、この鋼板に吸収部材をはんだ付けする
ことである。はんだを鋼に接着することは容易で
はないから、吸収部材端部の直径を増大して、は
んだ継目の強度の低下を補償する必要がある。 第５図および６図に示される実施例について、
吸収部材の材料として鉛を用いて試験が行なわれ
た。いずれの場合においても、鉛のひずみは板部
材の相互変位と、鉛によつて占められている板部
材間の距離との関係により決まる。 第１１図および第１２図は、本文においてこれ
まで言及されなかつた効果を誇張して表わしたも
のである。周期的ひずみを長時間にわたつて鉛吸
収体に加えた場合には、鉛が移動することが判明
した。第１１図においては、相対する線形の周期
的な力が図面の面内で吸収体の頂部と底部とに加
えられている。第１２図は同じ吸収体を示す図で
あるが、この場合には力が図面の面に対して上下
方向に加えられている。典型的な場合では、第１
２図に示された吸収部材の最少幅１２１は元の幅
の1/4である。 第１図乃至第１２図に関して述べた全般的な説
明によつて明らかな如く、本発明による吸収体は
相当な利点を有している。しかしながら、本発明
による最も普通の型の吸収体は、すべての方向に
おけるエネルギーを吸収し得るものであることが
期待され、たとえば水平面内の任意の方向におけ
るエネルギーを吸収するばかりでなく、垂直方向
におけるエネルギーをも吸収し得るものでなけれ
ばならない。本発明によるすべての吸収体は板部
材の間の圧縮若しくは引張状態のもとでエネルギ
ーを吸収し得ることが判明している。 以上の説明によつて明らかな如く、最も適当な
型の吸収体は第１図の如き非拘束矩形或は第２図
の如き非拘束円形のものであり（いずれも湾曲す
なわちくびれを有するものとする必要は必らずし
もない）、若しくは金属板を備えた又は金属板を
備えないゴムパツドの如き可撓性材料によつて拘
束された拘束形式のものである。このような非拘
束吸収体の設計を理解するためには、次の如き理
論的要件および実験データを考慮に入れる必要が
ある。次に示すデータは、本発明の吸収体に関し
て理論的要件および実験を考慮したものである。 円形吸収体 吸収体の作用効果を知るために、種々の行程で
試験吸収体に周期的力を加えて破損を観察した。 これらの吸収体の吸収部材にはくびれを設け
ず、平行側部を有するものとし、黄銅板にはんだ
付けした。実験の結果によれば、疲労の大部分は
吸収部材の基部に表われており、この個所に仕事
の大部分が集中することが分かつた。基部におけ
る負荷に打勝つため、吸収部材の側部に曲率を与
えた。この曲線は荷重を吸収部材の作用長さの全
体にわたつて均一に広げ、したがつて仕事のため
に利用し得る鉛を多くすることによつて吸収体の
寿命を増加する。 矩形吸収体 矩形の剪断力吸収体に対しても同じ方法が用い
られた。この場合も、吸収部材の長さに沿つてそ
の両端にある程度の曲率を与える必要が認められ
た。 設計の試験 曲率を有する吸収体を製作し（第１３図）、こ
れら吸収体に対するクオーターサイクルでの最大
応力を求めた。得られた結果は次の通りである。

【表】 以上の結果から、種々の用途に対して使用し得
る吸収体の最大行程を計算することができる。た
とえば15cmの行程を必要とする場合には、１：１
吸収体に対する直径は0.80×15＝12cmであり、
２：１吸収体に対しては1.37×15cmである。これ
らの値は、上の表の第６欄から取られたものであ
る。 また、鉛の剪断応力が126Kg/cm²であるので吸収
体に適用し得る最大の力も計算することができ
る。 円形吸収体におよぼす周期運動の効果 最大使用可能伸びが見出された後は、周期運動
の効果を観察して、設計の変更を必要とするか否
かを知る必要がある。この試験は二つの吸収体を
リグに装架し、インストロン試験機によつてこれ
らの吸収体に種々の行程および速度で、吸収部材
に破損が生じるまで周期的に力を加えることによ
り行われた。 最初の周期負荷実験は二つの２：１、26mm直径
の吸収体に最大行程の半分の行程で周期荷重を加
えた。得られたデータは次の通りである。 行 程 ＝±9.5mm １サイクルにおける最大荷重 ＝1600Kg 10サイクル 〃 ＝1200Kg 20サイクル 〃 ＝1100Kg 30サイクル 〃 ＝1000Kg 40サイクル 〃 ＝900Kg 50サイクル 〃 ＝800Kg 吸収部材の破壊が50サイクルと60サイクルとの
間で生じた。 この破壊は、鉛の“ポンピング作用”と称され
る作用によつて吸収部材の中央部から外方に向つ
て発生した。これは、吸収部材の中央部を運動の
方向に向つて長くかつ薄くしたことの効果であ
る。 同様な実験を３：１吸収体について行い、剪断
量が大きくなつても上記の効果が依然顕著である
か、かつ比が増加するに従つて曲げが小さくなる
か否かを観察した。その結果、ポンピング作用は
２：１吸収体の場合より激しく、そのため破壊は
40サイクルと50サイクルとの間で起こることが分
かつた。 ポンピング作用はさらに多くの研究の理由とな
り得るから、行程、速度およびポンピング作用間
の関係を見出すための実験が考えられ、この実験
においてはいくつかの１：１吸収体に最大行程の
1/4、1/2、3/4の行程および最大値の周期的行程
を与えた。 実験の結果によれば、ポンピング作用は行程が
最大値の1/2およびそれ以上の時に顕著となるこ
とが判明した。これ以下の行程値においては、吸
収部材の破壊はその端部に起こり、若しくは端部
と中央部とに同じ程度で起こる。最も効率的な行
程は最大値の1/4であり、これは鉛の全体を作動
させるからである。この行程値における作動状態
は最大値の3/4およびそれ以上、すなわち吸収部
材の中央部をくびれさせて破壊を発生させる行程
とは対照的である。最大行程の場合には、すべて
の仕事が中央領域に集中して吸収部材の寿命は非
常に短く、たとえば３サイクル程度となる。 すべての実験を通じて、ヒステリシスループが
得られ、吸収体によつてエネルギーが消費されて
いることが観察された。 実寸吸収体の予備試験 比が２：１の基本構造を有する１対の円形吸収
体を製作した。寸法的には直径を102mm、高さを
50mmとした。吸収体の最大行程は±76mmであり、
この行程には11000Kgの力を必要とした。これら
の吸収体はゴムの支持部材と共に試験用リグの中
に置かれ、目につく程度の作用が起こるまで毎秒
１サイクルの割合で周期運動を行わせた。試験結
果によれば、吸収体のはんだ付け継目には疲労の
きざしが認められず、はんだ付けは鉛吸収部材を
取付ける実際的な方法と考えられる。全体で70サ
イクルを首尾よく完了することができた。 吸収体に周期運動を行わせる速度が性能に悪影
響をおよぼすことはなかつた。唯一の相違は鉛の
温度上昇（75度Ｃ）であつた。 以上に詳述した実験的考究は、本発明の商業的
な形と考えられる拘束構造まで拡張して行なわれ
なかつた。第１０図に示される如く、このような
拘束された吸収部材（好適には鉛）は、各端部で
の板部材との結合が実際に困難である場合には中
央部にくびれを設けられる必要はない。したがつ
て、建物に対する市販用支持パツドは、その中に
少なくとも一つのエネルギー吸収用鉛塊若しくは
等効の材料が含まれかつ拘束されたものとして製
作することができる。勿論、支持パツドには多数
の吸収部材をはめ込むことも可能であり、その様
な支持パツドの寿命には限界がない。さらに、種
種の拘束型の支持パツドを使用することができる
が、支持パツドによつて行なわれた仕事の大きさ
を視覚的に表示するためにいくつかの非拘束吸収
部材も用いることができる。 本発明のエネルギー吸収体に対して予測される
用途は、主として耐震の分野、得に原子力発電
所、橋、高層建築等に関する耐震の分野である。
したがつて、この吸収体は周知の態様で地面と建
物の構造との間の基礎分離装置として使用するこ
とができ、ある種の駆動力が建物構造に作用する
際の可撓性土台を供するものである。また、この
吸収体は構造物間、たとえば長い建物のそれぞれ
の部分間の可撓性減衰装置として設けられること
もできる。 本発明の矩形剪断力吸収体は、場合によつては
複数の方向からの力の適用に対しても使用するこ
とができるが、一つの方向からの力の適用だけに
適するものである。この吸収体は理想的には、構
造内でのいかなる運動も多少共一つの方向に制限
されている構造フレームに対して使用される。 以上の様に、本発明の吸収体は広い用途を有し
ている。非拘束鉛部材を用いる吸収体の大きな利
点は、鉛部材が破損した時すなわちその耐用寿命
が尽きた時にこれが視覚的に表示されることであ
る。この表示は、建物または構造物の特定の部材
が大きな動きを受けている場合にこれを直ちに示
すから、技術者にとつては有用な利点を供するこ
ととなる。なお、本発明の原理をねじり装置に適
用することによつて、ねじり剪断力吸収体が得ら
れ、これはロープドラム、ウインチ、巻上げ軸等
に使用することができる。また、本発明によるす
べての吸収体は設備を振動から分離し、すなわち
構造物が振動するのを防止するために使用するこ
とができる。そのため、この意味においては、他
の質量から分離すべき任意の質量は本明細書およ
び特許請求の範囲を通して使用されている用語
“構造物”に該当する。したがつて、本発明の吸
収体は望ましからざる態様で働らくエネルギーを
吸収するのに有効であり、その用途は船舶の横揺
れ或は列車の動揺の減衰の援助にまで十分に及び
得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は、加えられる力
が縦方向である時に剪断エネルギーを吸収するよ
うにされた本発明の実施例をそれぞれ示す。第４
図は縦方向に加えられる力と曲げモーメントとの
関係を説明するための図である。第５図、第６図
および第７図は、第１図、第２図および第３図の
吸収体を用いた他の実施例をそれぞれ示す。第８
図および第９図は、加えられる応力がねじり応力
である場合の本発明による二つの実施例を示す。
第１０図は、本発明による吸収体と従来の支持パ
ツドとの組合わせを示す。第１１図および第１２
図は、本発明の吸収体に大きな負荷が加えられた
際に観察される変形の断面を拡大して示した図で
ある。第１３図は、直径と高さの比がそれぞれ
４：１、３：１、２：１および１：１でありかつ
くびれを設けられた本発明の４つのエネルギー吸
収体を示す図である。 図中、１，２，２１，８１，８２，１０１，１
０４は板部材、３，２３，８３は吸収部材、１０
５，１０６，１０７は（ゴム円板）部材、１０８
は鉛の柱である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 到着エネルギーによつて相互に関連して振動
   せしめられる構造物の二つの部分の間に挿置され
   る周期的剪断エネルギー吸収体において、前記構
   造物の一方の部分と係合する第１部材と、前記構
   造物の他方の部分と係合する第２部材と、前記第
   １部材および第２部材の間に固定されていて剪断
   力を加えることによつて周期的に塑性ひずみする
   少なくとも一つの鉛部材とを有することを特徴と
   する周期的剪断エネルギー吸収体。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の周期的剪断エネ
   ルギー吸収体において、前記構造物の二つの部分
   は建物の構造部分とその基礎部分であり、前記鉛
   部材は前記第１部材および第２部材の間における
   その中間部分の水平横断面が前記鉛部材の端部部
   分のいずれよりも小さくなるようにくびれている
   ことを特徴とする周期的剪断エネルギー吸収体。 ３ 到着エネルギーによつて相互に関連して振動
   せしめられる構造物の二つの部分の間に挿置され
   る周期的剪断エネルギー吸収体において、前記構
   造物の一方の部分に取付けられた第１部材と、前
   記第１部材から隔てられて前記構造物の他方の部
   分に取付けられた第２部材と、前記第１部材およ
   び第２部材間に位置しかつこれらの部材に接触す
   る重量支持部材にして、前記第１および第２部材
   間の高さ方向に交互に積み重ねられた弾性材料層
   および剛性材料層より成る重量支持部材と、前記
   重量支持部材内に拘束された少なくとも一つの鉛
   の固まりとを有し、前記構造物の二つの部分の間
   に相対的水平運動が生じた時に、相対的に移動す
   る前記第１部材および第２部材によつて前記重量
   支持部材を変形させかつ前記鉛の固まりを塑性的
   に変形させてエネルギーを吸収することを特徴と
   する周期的剪断エネルギー吸収体。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の周期的剪断エネ
   ルギー吸収体において、前記鉛の固まりが前記第
   １部材および第２部材の両方に取付けられている
   ことを特徴とする周期的剪断エネルギー吸収体。