2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of an aperiodic and no power required vertical seismic isolation system using a hydraulic cylinder
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20K04676
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| Research Institution | National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention |
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Principal Investigator |
山田 学 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 地震減災実験研究部門, 主幹研究員 (10835763)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 鉛直免震 / パラレルリンク / 固有周期 / 力学特性 / 復元力特性 / 摩擦力 / 無動力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
パラレルリンクを用いた鉛直免震の検討を，解析及び小型モックアップ，大型実験装置等で実施した。解析の結果，パッシブ方式で搭載型のパラレルリンクを用いる場合，シリンダの変位が拡大する部分で不安定挙動を生じることが分かった。このため，シリンダ連結部の自由度を一部規定し，高性能な流体浮揚式水平免震の上に搭載する方式を試みた。この結果，パラレルリンクは中心部へ復元し，一時的にその有効性を確認したが，水平変位が一定値を超えると，重心位置が変化で水平免震の性能が悪化した。その後，試運転中にシリンダ連結部は破損した。
前記結果を受け，不安定挙動を解消するために，復元性の向上が見込まれる懸架型パラレルリンクの検討を開始した。尚，シリンダの連結部は球面座とした。搭載型と懸架型を解析で比較した結果，不安定挙動を改善できる見通しとなった。
懸架型ではシリンダを収縮方向に力が出る方向で使用する。この場合，伸縮ロッドの断面積の分，伸長方向で使う場合よりも推力が低下することから設備効率が悪い。しかしながら，伸縮ロッド座屈の懸念が解消されることや，シリンダ連結部の力点と力ベクトルが一直線になることからスムーズな動作が期待できるメリットある。またシリンダ方式の最大の弱点である摩擦力の低減にも作用する。この懸架型パラレルリンク鉛直免震装置のモックアップとして，エアシリンダ式４台と，油圧式１台を製作し，加振実験に供し，入力加速度を低減する良好な結果を得た。
一方，当初提案した逆止弁を用いる油圧回路システムは，逆止弁の開放・閉止圧力に大きな差があるため，スムーズに動作できなかった。そこで，電磁弁，位置センサなどを用いる方式を考案し，モックアップ検証で実用化の見通しを得た。本法式では，準備動作でアキュムレータに蓄圧し，地震時に無動力で免震装置が稼働する。課題はあるが，現時点での250t/脚の設計仕様をまとめた。
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