JPH02190633A - 振動エネルギー吸収装置 - 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〉 この発明は、具体的には地震による振動を効果的に吸収
する振動エネルギー吸収材料および装置に関する。

〈従来の技術〉 従来、建造物を地震から保護するための免震手段として
次のようなものがある。すなわち、建物基礎と建造物と
の間にアイソレータとダンパとを別々に適度に配置して
、地震による建造物の揺れを防止するものである。上記
アイソレータは通常ゴム等によって形成され、その変形
能に基づいて建物基盤の振動を建造物に伝えないように
するものである。また、上記ダンパは振動エネルギーを
吸収して地震が収まった後の建造物の揺れを速やかに制
止するものである。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記従来の免震手段は建物基礎と建造物
との間にアイソレータとダンパとを別々に配置するよう
にしているので、建造物基礎の平面形状が小さい場合に
はアイソレータとを別々に配置するのが困難であるとい
う問題がある。

したがって、上記アイソレータとダンパとの両機能を備
えた免震装置の出現が望まれていた。

そこで、この発明の目的は、振動エネルギーを吸収する
材料およびその材料を用いた振動エネルギー吸収装置を
提供することにある。

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、この発明の振動エネルギー吸
収材料は、ゴム中に粒状粘性体を混合したことを特徴と
している。

また、上記振動エネルギー吸収材料は、上記粘性体は核
を有するようにすることが望ましい。

さらに、上記振動エネルギー吸収材料は、上記粘性体と
してアスファルトを用いることが望ましい。

さらに、上記振動エネルギー吸収材料は、上記核として
フェライト粉を用いることが望ましい。

さらに、上記材料を用いた振動エネルギー吸収装置は、
上記材料から成る板と金属板とを交互に積層して形成す
ることが望ましい。

く作用〉 振動がゴム中に粒状粘性体を混合した振動エネルギー吸
収材料からなる振動エネルギー吸収体の一方の端部に伝
えられる。そうすると、上記振動エネルギー吸収体の一
端部に伝えられた振動はゴムの変形によって他端に伝え
られるのが押さえられ、かつ、建造物の振動によって上
記振動エネルギー吸収体に供給される振動エネルギーは
粒状の粘性体の変形によって吸収される。すなわち、上
記振動エネルギー吸収体によって、建物基礎の振動が建
造物に伝わることが防止されると共に、部建造物に伝わ
った振動エネルギーが吸収されて建造物の揺れが著しく
軽減されるのである。

〈実施例〉 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図はこの発明の振動エネルギー吸収材料を用いた免
震装置を使用した建造物の概略図である。

地盤ｌに穿った基礎杭２上に建物基礎３を配設し、この
建物基礎３上の適当な位置に免震装置４が配置される。

そして、この免震装置４上に建造物５が構築される。

第２図（ａ）および第２図（ｂ）は上記免震装置４の縦
断面図である。第２図（ａ）において、免震装置４は、
酸化磁化性鉄粉（以下、フェライト粉と言う）９を核と
して粒状に形成した粘性体であるアスファルト８をゴム
７の中に均等に混練りした振動エネルギー吸収材料によ
って形成された円柱形の免震体６の上下を、２枚のプレ
ート１０．１１によって挟んで固定して形成している。

このように構成された免震装置４は、上述のように建物
基礎３と建造物５の底板１２との間に設置されるのであ
る。

この発明の振動エネルギー吸収材料を用いた免震体６は
、弾性体であるゴム７の中に粘性体であるアスファルト
の粒状物８を介在させて、粘性と弾性とを合わせ持つよ
うに構成されている。第３図（ａ）はフェライト粉９を
核としたアスファルト混練ゴムから成る免震体６におけ
る剪断荷重−歪曲線であり、第３図（ｂ）はゴムのみに
よって構成された免震体における剪断荷重−歪曲線であ
る。

この図から明らかなように、フェライト粉９を核とした
粒状のアスファルト混練りゴムから成る免震体６はヒス
テリシスループを描き、ゴムのみから成る免震体はヒス
テリシスループを描かない。

なお、図中の等価減衰定数りは吸収されるエネルギーす
なわちヒステリシスループに囲まれた面積ΔＷと、弾性
エネルギーすなわちΔ０ＡＢ（Ｂは最したものである。

なお、ここで言うゴムとは、天然ゴム、合成ゴムあるい
はこれらの天然ゴムや合成ゴムと同様の弾性特性を有す
る物質を含む概念である。

この発明に係る免震体６が上述のようにヒステリシスル
ープを描くのは、次のような理由によると考えられる。

すなわち、プレート１０．１１に対して剪断力が作用す
ると、第２図（ｂ）に示すようにゴム７が剪断力によっ
て弾性変形する。ゴム７が弾性変形するとそれに連れて
粒状アスファルト８も形状変化をする。ところが、粒状
アスファルト８は粘性に富む物質であるため粒状アスフ
ァルト８は塑性変形をおこし、そのため粒状アスファル
ト８を混練りしたゴムは全体として粘弾性特性を有する
ことになる。すなわち、粒状アスファルト８を混練りし
たゴム７によって構成した免震体６は、第３図（ａ）の
ようにヒステリシス特性を示すのである。

これに対して、ゴム７は完全弾性体であるため、ゴムの
みによって免震体６を構成した場合には、第３図（ｂ）
のようにヒステリシス特性を示さないのである。

すなわち、フェライト粉９を核として形成された粒状の
アスファルト８を混練りしたゴム７によって構成した免
震体６は、粘弾性を有する。そのために、その弾性変形
することによって建造物に対する建物基礎の振動伝達を
遮断でき、かつ、粘性によって速やかに建造物の振動エ
ネルギーを吸収することができるのである。すなわち、
上記免震体６を使用した免震装置４はアイソレータ機能
とダンパ機能とを合わせ持っていると言うことができる
。

その際に、フェライト粉９を核として粒状アスファルト
８を形成することによって、粒状のアスファルト８を容
易に形成することができる。また、フェライト粉９をゴ
ム７中に混練りすることによって免震体６の剛性が増加
し、免震体６の耐垂直荷重が増加する。さらに、フェラ
イト粉９を免震体６中に散在することによって、各のフ
ェライト粉９の反発力による振動エネルギーの吸収が期
待できる。

このように、フェライト粉９を核として形成された粒状
のアスファルト８を混練りたゴム７によって構成した免
震体６は粘弾性を有し、アイソレータ機能とダンパ機能
とを合わせ持つ。したがって、この免震体６を使用した
免震装置４を使用すれば、建造物が地震によって揺れに
くく、地震が収まった後の建造物の僅かな揺れが速やか
に制止されるのである。

上記実施例においては、ゴム７の中にフェライト粉９を
核とした粒状のアスファルト８を混練りしているが、粒
状のアスファルトのみを混練りしてもよい。

第４図は上記振動エネルギー吸収材料を用いた振動エネ
ルギー吸収装置の実施例を示す概略図である。本実施例
における振動エネルギー吸収体２１は、フェライト粉を
核として形成した粒状のアスファルトを混練りした振動
エネルギー吸収材料を板状に形成したゴム２２とスチー
ル板２３とを交互に積層して接着したものである。こう
することによって、垂直荷重に対する振動エネルギー吸
収体２１の変形量が少なくなって振動エネルギー吸収体
２１の各部に掛かる応力が均等になり、振動エネルギー
吸収体２１の耐久性を増すことができる。

上記スチール板２３を挟んで構成した振動エネルギー吸
収体２目よ、第５図に示すような手順によって形成する
。ここで、本実施例において使用したゴムは、天然ゴム
と合成ゴムとを重量比８：２で混合したものであり、上
記合成ゴムはスチレン・ブタジェン・ゴムを用いた。ま
た、フェライト粉としては主としてＦｅ５０．の粉末を
用いた。

第５図において、まず、フェライト粉を１００（重量）
としてストレートアスファルト（針入度８Ｏ〜１００．
重量比１，５）を配合して混練りを行い、フェライト粉
を核としてその周辺にアスファルトをコーティングした
状態の粒状物（直径０．３ｍ＋＋＋以下）を形成する。

さらに、この粒状物とゴム（重量比１００）と可塑剤、
加硫剤、充填剤、混合助剤等を配合して混練りする。本
実施例においては、上記可塑剤として石油オイル（３，
２）を用い、加硫剤として硫黄（１，９）を用い、充填
剤として硫化亜鉛（５，０）を用い、混合助剤としてパ
ンセノール（１，５）を用いた。

次に、フェライト粉を核とした粒状のアスファルトとゴ
ムとの混練物をローラによって厚さ５ｍｍのシート状に
しくシーテイング）、直径３０ｃｍの円形に型打抜きし
、その打ち抜いたアスファルト混練ゴムの両面にスチー
ル板を張り付けるための接着剤を塗布する。そして、こ
の接着剤を塗布したアスファルト混線ゴム板２２を２４
枚と厚さ２゜３ｍｍ、直径３１５＋６Ｉ＋＋の円形スチ
ール板２３を２３枚とを交互に積層し、上下をプレート
２４．２５で固定してモールドにセットする。

次に、モールドセットされた上記アスファルト混練ゴム
を加圧下で加熱して加硫化処理を行う。

その後、セットされたモールドを外して振動エネルギー
吸収体Ａが完成する。

次に、上記振動エネルギー吸収体Ａにおけるフェライト
の重量比のみを２倍にし、その他のゴム等の配合材は上
記振動エネルギー吸収体Ａと同じ重量比で混合して形成
した振動エネルギー吸収体Ｂを得る。

上記振動エネルギー吸収体Ａ、Ｈの上下プレート２４．
２５間に３０ｔｆの荷重を加えると共に、上下プレート
２４．２５に水平方向に繰り返し荷重を加え、水平変位
量とそのときの剪断耐力との関係を第３図（ａ）に示す
ように求めた。そして、得られたヒステリシスループか
ら等価減衰定数りを求めた。第６図は上述のようにして
求められた等価減衰定数りと水平変位量との関係を示す
。図中、振動エネルギー吸収体Ｃは粒状のアスファルト
を含まないゴムで成形した純ゴムから成る振動エネルギ
ー吸収体である。第６図より明らかなように、この発明
に係る振動エネルギー吸収体Ａ、Ｂは純ゴムから成る振
動エネルギー吸収体Ｃに比較して減衰効果が大きいこと
が実証された。また、水平変位が小さくても大きくても
略一定の減衰定数を有することが実証された。

上記実施例において、天然ゴムと合成ゴムとの重量比、
合成ゴム、フェライト、可塑剤、加硫剤および混合助剤
等の種類は上述に限定されないことは言うまでもない。

上記フェライト粉を核とした粒状のアスファルト混練ゴ
ム２２とスチール板２３とを積層して振動エネルギー吸
収体２１を形成する実施例において、粒状のアスファル
トのみを混練りした板状のゴムとスチール板とを積層し
て振動エネルギー吸収体を構成してもよい。また、上記
スチール板２３は他の金属板であってもよい。

上記各実施例における粘性体はアスファルトに限定され
るものではないが、アスファルトは適当な粘性を有する
と共に容易に手に入るものであり、粘性体としてアスフ
ァルトを使用することによって振動エネルギー吸収体を
安価に作ることができる。

〈発明の効果〉 以上より明らかなように、この発明の振動エネルギー吸
収材料は、ゴム中に粒状の粘性体を混合した材料である
から、上記振動エネルギー吸収材料は粘弾性特性を有し
、その弾性によって建物基礎の振動が建造物に伝わるの
が押さえられ、かつ、その粘性によって建造物の振動エ
ネルギーが速やかに吸収される。すなわち、この発明の
振動エネルギー吸収材料を用いた振動エネルギー吸収装
置はアイソレータ機能とダンパ機能とを合わせ持つので
ある。したがって、この発明の振動エネルギー吸収材料
を免震装置に使用すれば、建造物が地震によって揺れに
くく、地震が収まった後の建造物の僅かな残留揺れが速
やかに制止される。

また、この発明の振動エネルギー吸収材料は、上記粘性
体としてアスファルトを用いたので、上記振動エネルギ
ー吸収材料を適度な粘弾性を有するように、かつ安価に
製造することができる。

さらに、この発明の振動エネルギー吸収材料は、上記粘
性体をフェライト粉の核を有するようにしたので、上記
粘性体を容易に粒状に形成することができると共に、振
動エネルギー吸収材料の耐垂直荷重を大きくできる。

さらに、この発明の振動エネルギー吸収装置は、上記材
料から成る仮と金属板とを交互に積層して形成しｔ；の
で、垂直荷重によって上記材料から成る板の各部に掛か
る応力が均等になり、耐久性を増すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の振動エネルギー吸収材料を用いた免
震装置の使用例を示す概略図、第２図は第１図における
免震装置の概略断面図、第３図（ａ）はアスファルト混
練ゴムの振動エネルギー吸収材料から成る免震体の剪断
荷重−歪曲線を示す図、第３図（ｂ）はゴムのみの振動
エネルギー吸収材料から成る免震体の剪断荷重−歪曲線
を示す図、第４図はこの発明の振動エネルギー吸収材料
を用いた振動エネルギー吸収装置の一実施例を示す概略
図、第５図（ａ）および第５図（ｂ）は第４図における
振動エネルギー吸収体の形成手順を示す図、第６図はこ
の発明の振動エネルギー吸収材料の振動減衰効果を示す
図である。 ｌ・・地盤、　２・・・基礎杭、 ３・・・建物基盤、４・・・免震装置、５・・建造物、
　６．２１・・・振動エネルギー吸収体７・・・ゴム、
　　　８・・・アスファルト、９・・・フェライト、 １０．１１，２４．２５・・・プレート、１２・・・建
物底板、２２・・・アスファルト混練ゴム、２３・・・
スチール板。 特許出願人　東京電力株式会社ほか２名代理人　弁理士
　青　山　葆　　　ほか１名第１図 第２図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ゴム中に粒状粘性体を混合したことを特徴とする
   振動エネルギー吸収材料。
2. （２）上記粘性体は核を有していることを特徴とする請
   求項１に記載の振動エネルギー吸収材料。
3. （３）上記粘性体はアスファルトであることを特徴とす
   る請求項１または２に記載の振動エネルギー吸収材料。
4. （４）上記核はフェライト粉であることを特徴とする請
   求項２に記載の振動エネルギー吸収材料。
5. （５）上記材料から成る板と金属板とを交互に積層して
   形成されていることを特徴とする振動エネルギー吸収装
   置。