JPH11311378A

JPH11311378A - 耐震可撓曲管

Info

Publication number: JPH11311378A
Application number: JP10114956A
Authority: JP
Inventors: Taku Nasu; 卓那須; Akihiko Kato; 昭彦加藤; Eiji Matsuyama; 英治松山
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1998-04-24
Filing date: 1998-04-24
Publication date: 1999-11-09

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、荷重限界が高く、構造物内の配管
設置場所を節約し、地震等により地盤に変位が生じて
も、その変位を偏りなく均一に吸収できる耐震可撓曲管
を提供する。【解決手段】可撓曲管１４ａは、その軸芯方向に沿っ
て伸縮する波形伸縮部１５ａが設けられ、管曲部中央１
６ａから管端部１７ａにかけて、波形１８ａの間隔ｄが
ｄ₁＞ｄ₂……＞ｄ₇で示すように、小さくされているの
で、管端部１７ａ側が柔らかく変形し易い。上記構成に
よって、可撓曲管１４ａは、地盤等に固定された配管１
に接続され、その地盤等が地震等により変位を生じた際
に、管端部１７ａの近傍が容易に変形し、変形が一番大
きい管曲部中央１６ａの変形が抑制され、可撓曲管１４
ａ全体の変形が比較的均一になり、変形の偏りが緩和さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス、電力、水道
等の各種用途の配管に接続される耐震可撓曲管に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】上記配管は、一般にしっかりと支持され
た建物、バルブピット、橋台等（以下耐震構造物とい
う）内とその周りの地盤内の領域にわたって敷設されて
いる場合が多い。配管には、一般に領域の境界、又は構
造物内側に、エルボ、ベンド等が接続されて、他の配管
の敷設されている個所を避け、また、上記エルボ、ベン
ド等に地盤に発生する地震等による変位を吸収させて、
配管の座屈等を防止している。上記エルボ、ベンド等は
地震等による地盤の変位により曲げ作用を受けた場合、
曲部断面が直管の曲げ作用の場合のように、局部座屈は
起こらず、偏平化現象を徐々に進行させる。

【０００３】図８は、耐震構造物内と地盤内の領域にわ
たる配管に接続されたエルボの一例を示す側面図であ
る。

【０００４】耐震構造物５内に所属する配管１の管体１
ａと、地盤４内に所属する配管１の管体１ｂが、地盤４
側でエルボ２ａ、２ｂを介して接続されている。耐震構
造物５では壁５ａに管体１を貫通させて固定させてい
る。６は基礎である。地盤４内ではこれに所属する管体
１ｂが、地盤４に掘削して形成された図示しない溝に敷
設され、山砂７等により埋戻されている。符号８は地盤
内に埋設されている他の管体である。

【０００５】エルボ２ａ、２ｂの間に、長さを調整する
接続管３を接続して、所定の位置でエルボ２ｂに水平方
向に管体１ｂと接続させている。

【０００６】一方、免震建物等の免震構造物内の配管で
は、地震等による地盤と免震構造物との相対変位を低減
する必要があり、例えば薄肉のベローズを用いたフラン
ジ接合や、エルボ等を用いたループ配管等が基本として
採用されている。

【０００７】図９は従来の免震建物内の配管の一例を示
す一部断面を有する側面図であり、図１０は図９のＡ−
Ａ線断面図である。

【０００８】免震建物９の下部は地盤４内に設置され、
免震建物９と基礎６との間には免震機構１０が設けられ
ている。免震建物９内の下部にはループ配管１１が敷設
され、地盤４から引込まれた管体１ｃはループ配管１１
のエルボ１２ａの一端と接続されている。また、免震建
物９内に固定された管体１ｄはループ配管１１の１２ｄ
の一端と接続されている。符号１３はバルブである。

【０００９】免震建物９は、地震が発生し、地盤変位に
より大矢印で示す大きな揺れが生じた場合、免震機構１
０によりその地盤変位による揺れを吸収して、免震建物
９の揺れを小矢印で示す小さな揺れに低減させる。一
方、免震建物９内の配管は、管体１ｃが地盤４に固定さ
れており、また、管体１ｄは免震建物９に固定されてい
るので、上記地震による地盤４と免震建物９との相対変
位を受ける。

【００１０】しかし、ループ配管１１をしているので、
その相対変位が吸収される。一般に、ループ配管１１は
上記した相対変位を充分に吸収できるように多くのエル
ボを接続して構成されている。ここでは4個のエルボ１
２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが接続されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来技術では以下の問題がある。図８に示す配管に接
続されたエルボ２ａ、２ｂでは、地盤４に発生する配管
１の軸芯方向の変位に対してその吸収が不十分であり、
管体１ａと管体１ｂとの間に接続しているエルボ２ａ、
２ｂが歪みにより亀裂を生じ易い。

【００１２】また、地盤４に発生する配管１の軸芯方向
に直交する変位に対しても、エルボ２ａ、２ｂの曲部中
央に曲げ作用が偏り、その個所に歪みが集中し、亀裂を
生じるので、エルボ２ａ、２ｂによる地盤の変位吸収能
力が低下する。

【００１３】一方、免震建物等の免震構造物内の配管で
は、薄肉のベローズを用いたフランジ接合では、フラン
ジ接合部を有するために、溶接一体配管よりも荷重限界
が低く、使用に限界がある。

【００１４】また図９、図１０に示すループ配管では、
想定される地盤４と免震建物９との相対変位による配管
系の変形・応力を十分に低減させるためには、かなり大
きなループが必要であり、ループ配管のための場所を多
く必要とする。

【００１５】同一出願人は、図８に示すような配管に接
続されたエルボに代わって、波形伸縮部を有する曲管を
用いる旨の発明を出願している（特願平９−２７５８３
号）。

【００１６】しかし、地盤変位を偏りなく均一に吸収す
るためには、充分でなく、更に、検討を加えて、本発明
に到達したものである。

【００１７】本発明は、荷重限界が高く、配管設置場所
を節約でき、地震等により耐震構造物、又は免震構造物
（以下単に構造物という）の周りの地盤に変位を生じて
も、その変位を偏りなく均一に吸収できる耐震可撓曲管
を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】第一の発明は、配管に接
続される耐震可撓曲管であって、その軸芯方向に沿って
伸縮する波形伸縮部が設けられ、波形伸縮部は管曲部中
央から少なくとも一方の管端部にかけて、波形の間隔が
小さくされていることを特徴とする配管の耐震可撓曲管
である。

【００１９】第二の発明は、配管に接続される耐震可撓
曲管であって、その軸芯方向に沿って伸縮する波形伸縮
部が設けられ、波形伸縮部は管曲部中央から少なくとも
一方の管端部にかけて、波形の幅に対する高さの比が大
きくされていることを特徴とする配管の耐震可撓曲管で
ある。

【００２０】第三の発明は、配管に接続される耐震可撓
曲管であって、その軸芯方向に沿って伸縮する波形伸縮
部が設けられ、波形伸縮部は管曲部中央から少なくとも
一方の管端部にかけて、波形の間隔が小さく、且つ波形
の幅に対する高さの比が大きくされていることを特徴と
する配管の耐震可撓曲管である。

【００２１】本発明の耐震可撓曲管によれば、上記構成
により、配管が地震等により地盤の変位を受けた際に、
管端部側が管曲部中央側よりも柔らかいので、外力によ
って大きく変形し、相対的に管曲部中央の変形が小さく
なるので、従来の管曲部中央の変形の偏りで生じる歪み
に起因した亀裂をなくすことができ、均一に変位を吸収
させて、その変位吸収能力を向上できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
によって詳述する。

【００２３】図１は本発明の一実施の形態を示す側面図
である。可撓曲管１４ａはその軸芯方向に沿って伸縮す
る波形伸縮部１５ａが設けられ、波形伸縮部１５ａは管
曲部中央１６ａから管端部１７ａにかけて、波形１８ａ
の間隔ｄが小さくされ、即ちｄ₁＞ｄ₂＞ｄ₃＞ｄ₄＞ｄ₅
＞ｄ₆＞ｄ₇として管端部１７ａ側を柔らかくし、変形し
易くしている。また、実際的には、ｄ₁＝ｄ₂＞ｄ₃＝ｄ₄
＞ｄ₅＝ｄ₆＝ｄ₇のように段階的に小さくすることもで
きる。

【００２４】波形１８ａの間隔は管曲部中央１６ａから
一方の管端部１７ａ（例えば地盤に固定された配管と接
続する側）にかけて小さくし、他方の管端部１７ａにか
けては等しくすることもできる。

【００２５】上記構成によって、可撓曲管１４ａは、地
盤等に固定された配管１に接続され、その地盤等が地震
等により変位を生じた際に、管端部１７ａの近傍が容易
に変形し、変形が一番大きい管曲部中央１６ａの変形が
抑制され、可撓曲管１４ａ全体の変形が比較的均一にな
り、変形の偏りが緩和される。その結果、管曲部中央１
６ａに局部的な歪みによる亀裂が生じ難くなるので、そ
の変位吸収能力が向上する。

【００２６】また、可撓曲管１４ａは、溶接によって配
管に接続することが容易であり、荷重限界を高くするこ
とができる。

【００２７】図２は本発明の可撓曲管の曲げモーメント
と変形状態を示す摸式図である。ここでは、管端部が耐
震構造物等に固定されており、管端部に接続された配管
上の点Ｐに矢印に示す外力が作用した場合である。そし
て、（ａ）図は可撓曲管の曲げモーメントの状態を示
し、（ｂ）図は可撓曲管の変形の状態を示す。

【００２８】なお、比較のために、エルボを用いた場合
を従来例として、前述の特願平９−２７５８３号に記載
した一定間隔の波形伸縮部を有する可撓曲管を用いた場
合を比較例として示している。

【００２９】（ａ）図において、符号１４は、従来例の
エルボと比較例の可撓曲管と本発明の可撓曲管を含めた
曲管を表しており、符号１６は前記曲管１４の管曲部中
央を、符号１７は管端部を示している。

【００３０】（ｂ）図において、実線は本発明の可撓曲
管、点線は比較例の可撓曲管、二点鎖線は従来例のエル
ボのそれぞれに軸芯の変形を示している。

【００３１】図２から明らかなように、曲げモーメント
は管曲部中央１６のQ点で最大となるので、本発明例、
比較例、従来例共に、管曲部中央１６で変形が最大にな
っている。ただし、その変形量は、従来例＞比較例＞本
発明例の順である。

【００３２】一方、管端部１７側では、管端部が符号Ｒ
から符号Ｓの位置に移動するが、管端部近傍の変形量
は、本発明例＞比較例＞従来例の順である。

【００３３】その結果、従来例の場合は、管曲部中央１
６に変形が偏っているのに対して、本発明例では、管曲
部中央１６での変形の偏りが緩和されている。

【００３４】即ち、本発明例では、管端部近傍を相対的
に柔らかい構造にしたことにより、可撓曲管全体での変
形が比較的均一になり、管曲部中央１６での局部的な歪
みによる亀裂の発生を大幅に低減でき、その変位吸収能
力を向上させることができる。

【００３５】図３は本発明の他の実施の形態を示す側面
図であり、図４は図３の要部拡大図である。可撓曲管１
４ｂはその軸芯方向に沿って伸縮する波形伸縮部１５ｂ
が設けられ、波形伸縮部１５ｂは管曲部中央１６ｂから
管端部１７ｂにかけて、波形１８ｂの幅Ｌに対する高さ
ｈの比ｔが大きくされ、即ちｔ₁＜ｔ₂＜ｔ₃＜ｔ₄＜ｔ ₅
＜ｔ₆＜ｔ₇として管端部１７ｂ側を柔らかくし、変形し
易くしている。また、実際的には、ｔ₁＝ｔ₂＜ｔ₃＝ｔ₄
＜ｔ₅＝ｔ₆＝ｔ₇のように段階的に大きくすることもで
きる。

【００３６】上記構成によって、可撓曲管１４ｂは、地
盤等に固定された配管１に接続され、その地盤等が地震
等により変位を生じた際に、管端部１７ｂの近傍が容易
に変形し、変形が一番大きい管曲部中央１６ｂの変形が
抑制され、可撓曲管１４ｂ全体の変形が比較的均一にな
り、変形の偏りが緩和される。その結果、管曲部中央１
６ｂに局部的な歪みによる亀裂が生じ難くなるので、そ
の変位吸収能力が向上する。

【００３７】図5は本発明の他の実施の形態を示す側面
図である。可撓曲管１４ｃはその軸芯方向に沿って伸縮
する波形伸縮部１５ｃが設けられ、波形伸縮部１５ｃは
管曲部中央１６ｃから管端部１７ｃにかけて、波形１８
ｃの間隔ｄが小さく、且つ波形１８ｃの幅Ｌに対する高
さｈの比ｔが大きくされている。即ちｄ₁＞ｄ₂＞ｄ₃＞
ｄ₄＞ｄ₅＞ｄ₆＞ｄ₇とし、且つｔ₁＜ｔ₂＜ｔ₃＜ｔ₄＜ｔ
₅＜ｔ₆＜ｔ₇＜ｔ₈として管端部１７ｃ側を一層柔らかく
し、一層変形し易くしている。また、実際的には、ｄ₁
＞ｄ₂＝ｄ₃＝ｄ₄＞ｄ₅＝ｄ₆＝ｄ₇のようにして、段階的
に小さくし、ｔ₁＝ｔ₂＜ｔ₃＝ｔ₄＝ｔ₅＜ｔ₆＝ｔ₇＝ｔ₈
のようにして、段階的に大きくすることもできる。

【００３８】上記構成によって、可撓曲管１４ｃは、地
盤等に固定された配管１に接続され、その地盤等が地震
等により変位を生じた際に、管端部１７ｃの近傍が容易
に変形し、変形が一番大きい管曲部中央１６ｃの変形が
抑制され、可撓曲管１４ｃ全体の変形が比較的均一にな
り、変形の偏りが緩和される。その結果、管曲部中央１
６ｃに局部的な歪みによる亀裂が生じ難くなるので、そ
の変位吸収能力が向上する。

【００３９】図６は本発明の可撓曲管を配管に接続した
場合の一実施の形態を示す一部断面を有する側面図であ
り、図７は図６のＢ−Ｂ線断面図である。図９、図１０
と共通する個所は同じ符号を用い、説明を省略した。

【００４０】免震建物９内に所属する配管１の管体１ｄ
と、地盤４内に所属する配管１の管体１ｃとが二つの可
撓曲管１４ａを介して接続されている。６は基礎であ
る。二つの可撓曲管１４ａの間には管体１ｅが接続され
ている。

【００４１】この場合、地盤４に固定された管体１ｃ側
で、地盤４が地震等により変位しても、可撓曲管１４ａ
の変位吸収能力により、その変位を吸収できる。

【００４２】そして、従来のループ配管に比較して、配
管の占める場所が少なくてすみ、同じ機能を発揮させる
場合、本発明の可撓曲管１４ａではループ配管の必要が
ないので、約１／４に場所を節約できる。

【００４３】可撓曲管１４ａの代わりに上述した可撓曲
管１４ｂ、可撓曲管１４ｃを用いても同様の効果が得ら
れる。

【００４４】

【発明の効果】本発明の可撓曲管によれば、地震等によ
り耐震構造物又は免震構造物の周りの地盤に変位が生じ
ても、その変位を比較的均一に吸収できるので、効率的
に変位吸収能力を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す側面図である。

【図２】本発明の可撓曲管の曲げモーメントと変形量の
状態を示す摸式図である。

【図３】本発明の他の実施の形態を示す側面図である。

【図４】図３の要部拡大図である。

【図５】本発明の他の実施の形態を示す側面図である。

【図６】本発明の可撓曲管を配管に接続した場合の一実
施の形態を示す一部断面を有する側面図である。

【図７】図６のＢ−Ｂ線断面図である。

【図８】従来の耐震構造物内と地盤内の領域にわたる配
管に接続されたエルボの一例を示す側面図である。

【図９】従来の免震建物内の配管の一例を示す一部断面
を有する側面図である。

【図１０】図９のＡ−Ａ線断面図である。

【符号の説明】

１配管１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ管体２ａ、２ｂエルボ（従来）３接続管４地盤５耐震構造物５ａ壁６基礎７山砂８他の管体９免震建物１０免震機構１１ループ配管１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄエルボ（ループ配
管）１３バルブ１４曲管（エルボ、可撓曲管等を含む）１４ａ、１４ｂ、１４ｃ可撓曲管１５ａ、１５ｂ、１５ｃ波形伸縮部１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ管曲部中央１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ管端部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ波形ｄ間隔ｔ波形の幅に対する高さの比

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】配管に接続される耐震可撓曲管であっ
て、その軸芯方向に沿って伸縮する波形伸縮部が設けら
れ、波形伸縮部は管曲部中央から少なくとも一方の管端
部にかけて、波形の間隔が小さくされていることを特徴
とする配管の耐震可撓曲管。
【請求項２】配管に接続される耐震可撓曲管であっ
て、その軸芯方向に沿って伸縮する波形伸縮部が設けら
れ、波形伸縮部は管曲部中央から少なくとも一方の管端
部にかけて、波形の幅に対する高さの比が大きくされて
いることを特徴とする配管の耐震可撓曲管。
【請求項３】配管に接続される耐震可撓曲管であっ
て、その軸芯方向に沿って伸縮する波形伸縮部が設けら
れ、波形伸縮部は管曲部中央から少なくとも一方の管端
部にかけて、波形の間隔が小さく、且つ波形の幅に対す
る高さの比が大きくされていることを特徴とする配管の
耐震可撓曲管。