JPS61229003A - 垂直部材の制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、道路や橋梁などに立設された照明柱などにお
ける垂直（鉛直）部材の制振装置に関する。

〔従来の技術〕

この種の照明柱においては、風、地震または通行車両な
どによって共振現象を生じ大きく揺れ、照明灯および照
明柱部材を損する原因となることがある。

従来から、共振現象の防止策として、大別して２通シの
方法が知られている。

（１）　　柱状体の垂直および／または水平部材の重量
形状および剛性を変更し、柱状体の固有振動数を変える
方法。

（２）　　実公昭４２−５１４２号公報にみられるよう
に、照明灯内に物理振子および当接具を設け、振動時、
物理振子が当接具に衝突するようになし、制御効果をも
たせる方法。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記従来のいずれの方法も次のような問題点が
ある。

（１）の方法は、設計の自由度が狭くなるばかシでなく
、風等による励振があった場合、柱状体に働く励振周期
が風速によって種々変化するため、柱状体（照明柱）の
重量、形状および剛性を変更する方法は効果が少い。

（２）の方法は、物理振子の固有振動数にほぼ合致した
振動数の振動に対しては、制振面で有効であるが、風等
による振動数範囲の広い励振力に対しては効果が少ない
。しかも、構造的にやや複雑であシ、多数の照明柱のそ
れぞれに取付けることは経済的に困難であるし、照明灯
内の狭いスペースにやや複雑なものを収納するとすれば
、設計的に難かしく、かつ収納のために小さなものにし
た場合、制振効果が十分でない。

そこで、本発明の主たる目的は、広範囲の振動数の振動
に有効に対応でき、かつ振動方向に関係なく高い減衰効
果を示し、しかも構造が簡単でかつ経済的である垂直部
材の制振装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、本発明は、垂直部材の外
部もしくは内部に取付けた、または垂直部材が中空部材
であるときそれ自体によって構成した、垂直中空部材の
内部に、非固定の自由振動部をもたせて可撓性長尺材を
吊下げ固定した構成としたものである。

〔作　用〕

本発明では、垂直中空部材の内部に、非固定の自由振動
部をもたせてチェーン等の可撓性長尺材（以下本項チェ
ーンという）を吊下げ固定しである。したがって、外部
から垂直部材に励振があると、垂直中空部材と共にチェ
ーンが振動する。この振動時、チェーンは自由振動部を
有するので、垂直中空部材と異った態様で振動する。そ
の結果、チェーンの自由振動部が垂直中空部材の内壁面
に衝突し、垂直中空部材の振動エネルギー、換言す、れ
ば垂直部材の振動エネルギーが散逸し、垂直部材の振動
が減衰せられる。

また、特に可撓性長尺材として、チェーンを用いると、
チェーンは外部からの励振によって、そのリンク連結部
を節とする易撓み性によって、いかなる方向でも移動す
る。したがって、振動方向に左右されることなく制振効
果を発揮する。

〔発明の具体例〕

以下本発明を図面を参照しながらさらに詳説する。

第２図は照明柱１の全体の一例を示したもので、基礎２
にたとえば８角鋼管からなる垂直部材３が立設され、そ
の上端部からほぼ水平に水平部材４が張シ出しておシ、
水平部材４の張出し端には照明灯５が取付けられている
。６は補強用ステーである。

本発明では、上記の垂直部材３の制振効果を狙っている
。

このために、図示例では、制振装置Ｘを垂直部材３の外
部の２個所において添設するようにしである。すなわち
、制振装置Ｘは、円形鋼管からなる中空部材１０にチェ
ーン１１を吊持し、中空部材１０をこれに一体化させた
取付片１２を介してそのがシト穴ＩＺａに挿通するがル
ト（図示せず）によって垂直部材３に固定するようにし
である。

中空部材１０は、垂直部材３と平行に外部に設けられる
。チェーン１１は、中空部材１０の上部外周に溶接固定
したナツト１３に？ルト止めした端板１４に固定したフ
ック１５によって吊下げ固定しである。かくして、チェ
ーン１１はフック取付部以外が自由振動部となっている
。

かかる制振装置においては、いま垂直部材３が外的要因
によって励振されると、中空部材１０も振動し、その内
部のチェーン１１も振動する。そして、チェーン１１は
全体が自由振動し、その振動態様は慣性力等によって中
空部材１０の振動とほぼ無関係に振動する。その結果、
チェーン１１が中空部材１０の内面に衝突し、このとき
中空部材１０、換言すれば垂直部材３の振動エネルギー
の一部が散逸し、減衰される。

ところで、中空部材としては、強度および耐久性の点で
鋼管が、同様にチェーンも鋼製のものを用いるのが望ま
しいが、相互の衝突音が大きくなる。そこで、チェーン
１１の各リンク外面をゴムライニングするか、チェーン
１１全体を相当柔かいたとえばゴムチューブで被覆する
か、あるいは中空部材１０の内面をたとえばゴム系材料
等でライニングするのが好ましい。

制振装置Ｘの取付個所は、垂直部材の最大振幅個所、第
２図の照明柱では天端部に取付けるのがよい。２次以降
の振動モードを考えて、第２図のように、垂直部材３の
たとえば中央部分にも制振装置Ｘを設けてもよい。この
点については、後に詳説する。

上記の制振原理から推測されるように、チェーン１１に
代えて、比較的重量がちシかつ十分な可撓性を有するも
のであれば、たとえば柔軟なワイヤーをも用いることが
できるけれども、重量または太さ当りの撓み性にやや難
がある。また、可撓性長尺材としては、第４図に示すよ
うに、袋体１６Ａにたとえば砂１６Ｂや鉄粉を充填した
ものをワイヤー１６Ｃで連結したものを吊持部材とする
こともできる。ただ、鋼製チェーン１１は、その構造上
、水平全方位にかつ容易に撓み易いので最適である。

他方で、垂直部材３が中空である場合、別途中空部材１
０を用意することなく、垂直部材３そのものを中空部材
として、垂直部材３内にチェーン１１を吊持してもよい
。また、垂直部材３内に中空部材を内装し、その中空部
材内にチェーンを吊持してもよい。

外観上の美観を重視する場合には、内装方式が望ましい
。しかしながら、制振装置の収納固定構造が複雑となシ
内装化が困難な場合には、垂直部材３外に制振装置を取
付ける外装方式が望ましい。

中空部材１０の断面形状は、実質的に円形であることが
望ましい。この点を次に考案する。まず、比較のために
、第５図および第６図に示すように、円形および正方形
の中空部材１０　、１０’を考え、それらの肉厚が同一
で、重量が等しい条件設定をし、円形中空部材の外径Ｒ
ｏ　＝　８９．１ｍｇ、肉厚ｔ、＝４．２籠、内径Ｒｉ
　＝　８０　、７ｍとすると、正方形中空部材は外寸Ｘ
ｏ＝７０　、９ｍ　、肉厚ｔ　＝４　、２ｍ、内寸Ｘｉ
　＝６２．５■となる。これらに対して、それぞれ呼び
径１６鱈、１リンク寸法７４．８■Ｘ５６ｍの同一のチ
ェーンが内装されているとする。

このとき、円径中空部材１０とチェーン１１との離間距
離（振幅長）は全方位において２４．７ｍと一定である
のに対して、角形中空部材１０’の場合、チェーン１１
の振幅長は６　、　！ｌｏａ＋〜２５．８■の間で変化
する。しかるに、発明者らの実測例によると振幅長（チ
ェーンと中空部材との離間距離）と減衰定数の関係とし
て第８図が得られている。第８図によると１円形中空部
材の場合の減衰定数は全方向の振動に対して０．９４　
％と一定であるのに対して、角形中空部材の場合の減衰
定数は、Ｒ−Ｒ方向の場合において０．９５　ｑ６で円
形の場合と殆んど変わらないが、ｐ−ｐ方向またはＱ−
Ｑ方向の場合のそれは０．８３％と円形中空部材の場合
に比較して減衰定数が１２チ低下する。

ある設計条件の下で、角形中空部材の場合は円形中空部
材の場合に比較し′Ｃ減衰定数が１２チ低下することが
あること、ならびに振動方向によって制振効果に差異を
生じることを考えると、全方向に均一な制振効果を得た
い場合には、円形の方が好適であることは明らかである
。なお、上記比較において角形中空部材として正方形の
それを持ち出したが、元来正方形は円形に近いのであっ
て、角形としてたとえば辺比が異なる長方形のものを考
えると、上記差異は一層顕在化することは明らかである
。

第９図〜第１１図はさらに態様を畳にする制振装置例を
示したもので、第９図は基本的に第４図例と同様である
が、中空部材１０内に突起１７を突設し、かつその突出
長を変えることによって広い振動数の範囲に対して制振
効果を得ようとするものである。第１０図は同様効果を
目的として袋体１６Ａの形状をそれぞれ変えたものであ
る。第１１図は垂直部材３内に取付板１８Ａ、１８Ｂを
設け、それらの間にチェーン１１をたるみをもってＶ字
状に配したものである。この例では、チェーン１１は上
下の取付板１８Ａ、１８Ｂに固定しであるが、玉取付板
１８Ａのみ固定しておいてもよい。

本発明が対象とする垂直部材としては、上記照明柱に限
定されるものではなく、たとえば第１２図（、）、（１
）の吊橋における吊塔１９等を対象とすることもできる
。２０はケーブル、２１はハンガーロープである。

〔実施例〕

次に実施例によって本発明の効果を明らかにする。とり
わけ、上記説明において触れた制振装置の取付個所と、
制振装置の有無による制振効果について、強制加振実験
結果を用いて説明する。

〔実施例１〕 対象は、第１３図の寸法・形状の照明柱（重量７５０ｋ
ｇ）で、これを基礎に固定し、垂直部材の上端に起振機
を取付け、また同図■〜■の位置に加速度計を取付けた
。

この速度で、制振装置の有無および取付位置の検討を行
った。用いた制振装置は外装方式のもので、その中空部
材（外装管）は、外径：　７６．３園、肉厚：４．２ｍ
、長さ、１．１ｍ、重量＝８．２ゆ、チェーンは、呼び
径：１６■、１１Ｊンク寸法ニア４．８Ｘ５６ｓｍ、重
量：　５．５６ｋ１９、長さ：　１．Ｏｍのものである
。各次振動モードにおける変位振幅／起振力と測定位置
との関係を第１４図〜第１６図に示す。なお、制振装置
布とは、Ａ位置に制振装置Ｘを２個、Ｂの位置に制振装
置Ｘを２個取付けた場合である。また各振動モードにお
ける固有振動数を第１表に示す。

第１表 この結果によって、本発明装置が、２次〜４次振動モー
ドに対して高い制振効果を示しており、広い範囲の振動
数に対して制振効果が得られることが判った。

（実施例２） 制振装置の取付位置、その個数を変えて、制振効果を調
べたところ、第１７図〜第１９図の効果が得られ、次の
ことが判った。

０　大きな制振効果を得るためには、チェーン重量を増
すよりも、最大変位振幅を示す位置に制振装置を取付け
る方が実効的である。

０　各次振動モードに対処するためには、制振装置を取
付位置Ａ、Ｈに振シ分けて取付けるのが望ましく、これ
によって各次振動モードにおいて、平均的にかつ高い制
振効果を得ることができる・ （実施例３） 第２０図に示す態様で、自由振動実験を行い、４中空部
材に内装するチェーンとワイヤーロープとの制振効果の
差異を調べた。

中空部材１０の諸元は、外径３４．０ｍ、肉厚３、４　
ｍ　、内径２７．２瓢、長さ２．３ｍ、重量５．９１−
である。また、チェーンは１リンクの寸法として、長さ
３７ｍＸ幅１６■であり、長さ５０　ｃｍ　。

重量２００ｇのを用いた。ワイヤーロープは、外径１１
．２ｍｍ、長さ５０　ｃｍ　、重さ２０５Ｉである。

実験は、中空部材の上端を手で引張シ、瞬時に解放し、
中空部材を自由振動させ、そのとき上端に取付けた加速
度計２２によって振動を計測した。

結果を第２表に示す。

第２表 この結果から、ワイヤーロープおよびチェーン共に減衰
効果が高いが、チェーンの方がよシ効果的であることが
判る。これは、チェーンが容易に撓むことによるものと
考えられる。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明によれば、広い振動数範囲に対し、
また振動方向に関係なく大きな制振効果が得られ、さら
に構造が簡単で経済的であるなどの利点がもたらされる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は外装方式の制振装置の正面図、第２図は照明柱
への取付例の正面図、第３図は第１図の要部拡大縦断面
図、第４図は制振装置の他の例の縦断面図、第５図〜第
７図は中空部材の形状の差異によるチェーン振幅の説明
図、第８図はチェーンと中空部材とめ離間距離と減衰定
数との相関図、第９図〜第１１図はさらに態様を異にす
る制振装置の縦断面図、第１２図（ａ）は別の取付対象
例としての吊塔の正面図、（ｂ）はその側面図、第１３
図は強制加振実験に用いた照明柱の正面図、第１４図〜
第１９図は実験結果図、第２０図は自由振動実験態様図
である。 １・・・照明柱　　　　　　３・・・垂直部材１０・・
・中空部材　　　　１１・・・チェーン１２・・・取付
片　　　　　１６Ａ・・・袋体１６Ｂ・・・砂　　　　
　　１６Ｃ・・・ワイヤ１９・：：吊塔 Ｘ・・・制振装置 第２図 第３図　　　　　　　　第４図 第８図 五−ンとｃＦ艷ざ凶へ乙ｉ吐閏甑負１　　（１町第５図
　　　　　　　　第６゜ 第７１１！！！ 鳴；ンσしで肖万ｉ婆位１ｆ２ＴＲｘＢ＝（２次ミード
、滞日ご立置■） 頁の続き 明　者　　小　杉　　　佐　内　　尼崎市西長洲本通１
丁目、　　央技術研究所内　　゛ 明　者　　飯　　１）　　　　毅　　尼崎市西長洲本通
１丁目央技術研究所内 明　者　　喜　　１）　　　　浩　　尼崎市西長洲本通
１丁目央技術研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）垂直部材の外部もしくは内部に取付けた、または
   垂直部材が中空部材であるときそれ自体によって構成し
   た、垂直中空部材の内部に、非固定の自由振動部をもた
   せて可撓性長尺材を吊下げ固定したことを特徴とする垂
   直部材の制振装置。