JPS5853135B2 - 大型構築物の基礎構造 - Google Patents

大型構築物の基礎構造

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JPS5853135B2
JPS5853135B2 JP53021009A JP2100978A JPS5853135B2 JP S5853135 B2 JPS5853135 B2 JP S5853135B2 JP 53021009 A JP53021009 A JP 53021009A JP 2100978 A JP2100978 A JP 2100978A JP S5853135 B2 JPS5853135 B2 JP S5853135B2
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幸一郎 坂東
勇七 三浦
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    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B29/00Other details of coke ovens
    • C10B29/08Bracing or foundation of the ovens

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Foundations (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、耐震性を改良した大型構築物の基礎構造に
関するものである。
工場その他における大型構造物、およびコークス炉、加
熱炉、平炉等の如き炉体等においては、地震が発生した
際に、構築物に伝わる加速度をできるだけ小となし、更
に炉体の場合は、熱による炉体の膨張を解放せしめる構
造とすることが必要であるが、従来、一般の大型構築物
においては、基礎構造に適切な耐震手段が施されている
ものはなかった。
また、炉体の基礎構造について、例えば、カールスチー
ル型コークス炉について述べると、前記コークス炉4体
は、第1図に炉体巾方向断面図で示される如く、地中に
打ち込まれた多数の基礎杭1′上にパイルプレート2′
を架設した上、前記パイルプレート2′の上面にベース
プレート3′を載設し、前記ベースプレート3′上に炉
体4′を、前記炉体4′の蓄熱室4 a /下部に設け
られている煙道5′の基礎ベース5a′を当接せしめる
ことにより立設した構造となっている。
上述のような炉体4′の耐震のためには、従来第1図に
示される如く、パイルプレート2′とベースプレート3
′との間にスライド機構6′が、またベースプレート3
′と炉体4′における煙道5′の基礎ベース5a′との
間に同じくスライド機構7′が設けられていた。
前記スライド機構6′および7′は、グラファイトグリ
ースが全面に塗布された1間厚の薄鋼板を、例えばパイ
ルプレート2′とベースプレート3′との間においては
3枚、またベースプレート3′と炉体4′との間におい
ては2枚重畳させ敷設した構造で、 前記構造によって、地震発生により生ずる基礎杭1′お
よびパイルプレート2′の震動の炉体4′に対する伝達
を防止せしめていた。
前述の如きスライド機構6’、?’による耐震効果は、
基本的に、次のような考え方に基づいていた。
即ち、スライド機構6’、7’における摩擦係数は、設
計値で0.2とされているため、地震力が土および基礎
杭1′を介してパイルプレート2′、べ−スプレート3
′および炉体4′に伝わった際、炉体4′に生ずる加速
度は、前記摩擦係数0.2に対応する2 00 ga1
以上とはならない。
従って、パイルプレート2′と、ベースプレート3′お
よび炉体4′とは、パイルプレート2′に伝わる加速度
が前記200gal地下の場合においては、ベースプレ
ート3′および炉体4′が摩擦により、前記パイルプレ
ート2′と一体に動くため相対変位を生ぜず、また前記
パイルプレート2′に伝わる加速度が200 ga1以
上になると、スライド機構6′。
7′の作動により炉体4′は静止し、パイルプレート2
′のみが地震力に対応した挙動で動くことになる。
従って、いかなる規模の地震に対しても、パイルプレー
ト2′と炉体4′との間には、相対変位や残留変位が生
ずることはないと考えられていた。
前述のような考え方によれば、スライド機構6’、7’
の摩擦係数が零に近ければ、地震が発生しても炉体4′
は全く静止した状態となり、相対変位は生ぜず、加速度
も炉体4′には殆んど伝わらない理想的な状態となるわ
けである。
上述のような耐震効果に関する従来の基本的考え方に対
して、本発明者等は、次のような問題点のあることを発
見した。
(1)スライド機構6’、7’におけるグラファイトグ
リースの摩擦係数は、設計値通り0.2であるかどうか
(2)グラファイトグリースによるスライド機構6’、
7’は、前記グラファイトグリースの成分からみて、単
純な静摩擦ではなく、粘性の性質を示すものではないの
か。
〈(3)スライド機構6’、7’には、地震時に炉体4
′に生ずる慣性力を止める機能がないので、炉体4′は
不安定構造物に近い状態となり、地震波の強さによって
は、炉体4′にかなりの相対変位および残留変位が生ず
るのではないか。
そこで、本発明者等は、上述の問題点を解明するために
、下記の如く、基礎的スライド試験、模型振動試験、模
型水平加力試験および地震応答シミュレーション等、多
くの試験研究を行なった。
(1) 基礎的スライド試験 10屯の圧縮試験機を使用し、スライド機構としてグラ
ファイトグリースを塗布した鉄板を用い、鉛直2面の剪
断試験と水平1面の剪断試験を行ないスライド機構の摩
擦係数を調べた。
第1表には、前記試験結果が示されており、スライド機
構の摩擦係数は、抗力が増加するに従い減少し、滑り速
度が増加すると共に増加すること、また、設計値の0.
2より大巾に小さいことが明らかとなった。
(2)模型振動試験 振動試験装置を使用し、振動台上にグラファイトグリー
スが塗布された鉄板を介して重量650kgのコークス
炉模型を載置した上、前記試験装置に入力として最大加
速度250 galの十勝沖地震波、エルセントロ地震
波を与え、前記コークス炉模型の加速度および残留変位
を調べた。
その結果、模型の加速度は170 galであり、残留
変位は6〜9 m / mで、入力加速度とともに増加
する傾向を示した。
(3)模型水平加力試験 水平加力試験装置を使用し、模型パイルプレート上に、
グラファイトグリースのスライド層を介して、コークス
炉模型が載置された模型ベースプレートを置き、前記模
型ベースプレートを油圧ジヤツキで水平方向に押し、ス
ライド機構の摩擦係数を調べた。
第2表には、前記試験結果が示されており、スライド機
構の摩擦係数は、設計値の0.2より大巾に小さく、ま
た、前記m j (2)の試験結果と併せて、スライド
機構は静的な摩擦より、むしろ粘性の挙動を示すことが
明らかとなった。
(4)地震応答シミュレーション 上記(1)〜(3)の試験結果に基づいて、次の条件に
より地震応答計算を行なった。
第3表には、前記計算結果が示されている。
A 計算条件 a、炉体重量 35,000屯 す、摩擦係数 0.02 C8粘性係数 1次(滑り始め) 入力加速度 入力地震波 8 t / m / m /5ec 2次(滑り後) 1 t / m 7m /sec Max 150 、200 。
250 gal エルセントロ タフト等、 14波型 計算結果 上述の結果から、従来のスライド機構6’ 、 7’に
おいては、地震波の入力加速度に比べ、炉体4′の応答
加速度は非常に小さく、耐震効果は十分に発揮されてい
るが、一方最大変位および残留変位はかなり大で、炉体
4′は極めて不安定な状態におかれていることが明らか
となった。
この発明は、上述の観点から、地震が発生した場合に、
炉体に生ずる最大変位および残留変位を改善し、しかも
炉体加速度の小さい大型構築物の基礎構造を提供するも
のであって、基礎机上に架設されたパイルプレートに、
ベースプレートを介して構造体が設置されている大型構
築物の基礎構造において、前記パイルプレートとベース
プレートとの間にスライド機構を設けるとともに、前記
パイルプレートとベースプレートとを弾性体を介した複
数個のボルトによって係合せしめ、更にベースプレート
と構造体下面との間にもスライド機構を設け、前記構造
体下面とベースプレートとは、構造体下面あるいはベー
スプレート上面の何れかに設けた、前記構造体の長手方
向および巾方向にわたる少なくとも1本の突条により互
いに嵌合せしめた構造となした点に特徴を有するもので
ある。
次に、この発明を実施例により図面とともに説明する。
第2図ないし第4図には、この発明の大型構築物の基礎
構造が、コークス炉を例として示されており、第2図は
コークス炉4体の基礎構造を示す炉体巾方向の断面図、
第3図は第2図A−A’線断面概略縮少図、第4図は弾
性体取付部の拡大断面図である。
図面において、1は基礎杭、2はパイルプレート、3は
ベースプレート、4は炉体、4aは蓄熱室、4bは燃焼
室、5は前記炉体4下部の煙道、6は前記パイルプレー
ト2とベースプレート3との間に敷設されたスライド機
構、7は前記ベースプレート3と炉体4における煙道5
の基礎ベース5aとの間に敷設されたスライド機構であ
ること従来の基礎構造と同様である。
この発明の基礎構造においては、炉体4下部に設けられ
ている煙道5の基礎ベース5a下面はぼ中央部に、炉体
4の長さ方向にわたって1本の突条8が突設されている
とともに、ベースプレート3上面の前記突条8と対応す
る個所には、前記突条8が嵌合される1本の凹溝9が形
成されているまた、第3図に示されるように、炉体4下
部の基礎ベース5a下面には、炉体4の巾方向にわたっ
て7本の突条8′が各ブロック毎に、はぼ等間隔に突設
され、ベースプレート3上面の前記突条8′に対応する
個所には、同じく前記突条8′が嵌合される7本の凹溝
が形成されている。
16は各フロック間の目地である。
従って炉体4は、ベースプレート3上に、前記炉体4下
面の長さ方向および巾方向にわたって突設されている突
条8゜8′が、前記ベースプレート3上面に形成された
凹溝に嵌合した状態で設置されている。
10は、ボルト、11は前記ボルト10の下部に溶接等
で取付けられている数枚の補強用リブ、※12はボルト
10の前記補強用リブ11上部に嵌着されている弾性体
のゴムリングで、前記ゴムリング12のリング部断面長
さeは、補強用リブ11の巾fより大きい長さを有して
いる。
13はベースプレート3の長さ方向両側に、所定の間隔
をおいて穿設されている前記ゴムリング12が嵌挿され
得る径を有する複数のボルト取付孔、14はパイルプレ
ート2の前記ベースプレート3に設けられた取付孔13
と対応する位置に形成されている前記取付孔13より小
径のボルト係合凹部で、ボルト10を前記取付孔13と
係合凹部14とに挿通し、取付孔13内にゴムリング1
2を嵌挿せしめることによって、ボルト10は、ベース
プレート3とパイルプレート2との間に、ゴムリング1
2を介して係合されている。
15はベースプレート3におけるボルト取付孔13の開
口面に嵌めこまれた蓋体である。
上述のように構成された基礎構造によって、炉体重量3
5,000屯のコークス炉につき、地震波の入力加速度
が200galの場合における応答を入力地震波として
14波型地震波を用い、弾性体であるゴムリング12の
バネ常数を変えて行なった結果の平均値は、第4表に示
される通りである。
上記第4表の如く、地震波の入力加速度が200gal
の場合において、バネ常数が7,000t/m〜28,
0OOt/mの弾性体を用いることにより、炉体の最大
変位は5.2 cm 〜4.2 cm、残留変位は0、
88 cm−0,40crIL、炉体加速度は37.7
ga1〜58.0 galとなり、弾性体が取りつけら
れていない前記第3表における入力加速度200 ga
lの結果と比較して、炉体加速度は少し大きくなるが、
最大変位を64〜52%、残留変位を18〜8.1%と
大巾に改善することができた。
なお、この場合の変位は、パイルプレート2とベースプ
レート3との間に生ずる変位であり、ベースプレート3
と炉体4とは、炉体4下面に突設された突条8゜8′と
、ベースプレート3上面に形成された凹溝との嵌合によ
り固定されているので、相対変位は生じない。
ボルト10に取付けられる弾性体としては、上記実施例
の如きゴムリングが適当であるが、必ずしも前記ゴムリ
ングに限るものではなく、所定のバネ常数を有する弾性
体であればよい。
また、その取付は数は、コークス炉の4容等によって設
計的に求められるも゛のであり、例えば炉高7.5m、
74門のコークス炉において、前述の第4表に示した最
大変位、残留変位および炉体加速度を得るためには、第
4図に示す如く、厚みaが900關のパイルプレート2
と、厚みbが700mmのベースプレート3に、長さc
800 m71L、径d170mmのボルト10を、
弾性体として針入度(H8)が55〜65程度のゴムリ
ング12を介して、約170個取付ければよい。
また、炉体4の下面とベースプレート3の上面に設けら
れる凸条8゜8′および凹溝は、前記実施例の場合、長
さ方向に1本、巾方向に7本あればよい。
上述の実施例においては、コークス炉4体の基礎構造に
ついて説明したが、コークス炉4体に限られるものでは
なく、例えば加熱炉、平炉等の如き炉体は勿論、加熱を
伴わない一般の大型構築物にも適用することができる。
なお、前記加熱を伴わない一般の大型構築物の場合には
、熱による構造体の膨張現象は生じないから、前記熱膨
張を開放するための構造体下面とベースプレートとの間
におけるスライド機構は設ける必要がない。
以上説明したように、この発明の大型構築物の基礎構造
によれば、地震時において構築物に及ぼされる最大変位
および残留変位をおさえることができ、しかも構築物に
伝わる加速度を減少せしめ得て、その耐震性は著しく向
上され、構築物が炉体の場合には、炉体に生ずる熱膨張
も円滑に逃がすことができる等、工業上極めて優れた効
果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のコーク344体基礎構造を示す炉体巾方
向断面図、第2図はこの発明の一実施例であるコーク3
44体基礎構造を示す炉体巾方向断面図、第3図は第2
図A−A’線断面概略縮少図、第4図はこの発明の基礎
構造に使用される弾性体の取付部の一例を示す拡大断面
図である。 図面において、 1.1′・・・・・・基礎杭、2,2′・・・・・・パ
イルプレート、3,3′・・・・・・ベースプレート、
4,4′・・・・・・炉体、4a、4a’・・・・・・
蓄熱室、4b、4b’・・・・・・燃焼室、5,5′・
・・・・・煙道、5a、5a’・・・・・・煙道の基礎
ベース、6,6’、?、7’・・・・・・スライド機構
、8.8′・・・・・・突条、9・・・・・・凹溝、1
0・・・・・・ボルト、11・・・・・・補強用リブ、
12・・・・・・コムリング、13・・・・・・ボルト
取付孔、14・・・・・・係合凹部、15・・・・・・
蓋体、16・・・・・・目地。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 基礎杭上に架設されたパイルプレートに、ベースプ
    レートを介して構造体が設置されている大型構築物の基
    礎構造において、 パイルプレートとベースプレートとの間、およびベース
    プレートと構造体下面との間に、それぞれスライド機構
    を設けるとともに、前記パイルプレートとベースプレー
    トとを、弾性体を介して複数個のボルトによって係合し
    、 構造体下面とベースプレートとは、前記構造体下面ある
    いはベースプレート上面の何れかに設けた、構造体の長
    手方向および巾方向にわたる少なくとも1本の突条によ
    り互いに嵌合せしめたことを特徴とする大型構築物の基
    礎構造。
JP53021009A 1978-02-27 1978-02-27 大型構築物の基礎構造 Expired JPS5853135B2 (ja)

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