摩擦ダンパを用いた三次元配管のセミアクティブ制振に関する研究

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本研究は、セミアクティブ型の配管用ダンパの開発を行い、配管系の地震応答の低減を図ることを目的とした。1)個体摩擦を利用したダンパを開発する2)摩擦ダンパのセミアクティブ制御による実験を行い、パッシブ系と比較検討し、制御効果が高いことを明らかにする。3)摩擦ダンパのモデル化を行って解析し、実験結果を追従可能であることを明らかにする。4)3次元立体配管の有限要素モデルに導入し、これまで行ってきた研究結果と比較することによって、耐震性が向上されていることを明らかにする。本年度は、摩擦ダンパの設計とそのモデル化、及び数値解析を行い、耐震性が向上されるか否かを検討し、実験を行うための基礎データを蓄積するところまでを行った。セミアクティブ型のダンパは、しゅう動面をテフロン、しゅう動片を軟鋼にし、摩擦のON/OFFを制御することにより耐震効果を向上させるものであるが、これを行うに先立ち、テフロン-軟鋼間の摩擦による振動エネルギの散逸により、どの程度応答が低減されるのかを把握するための加振実験を行った。ここでは、ダンパは、摩擦が常にONの状態のパッシブ型を用いて、エネルギ散逸量、周波数応答関数、応答低減係数などから摩擦による地震応答低減効果が顕著であることを明らかにした。また、実際のダンパは架構上に設置する為、配管と架構の連成振動応答の解明を含めて実験を行った。この成果は平成6年度に機械学会にて研究発表を行った。数値シュミレーションでは、配管を有限要素にモデル化して固有値解析を行い、モード空間での運動方程式に摩擦ダンパによる摩擦力を導入して時刻歴応答解析、最大応答の推定を行っている。ここでは、摩擦が特に低次モードにのみ作用すると仮定しているが、地震動の周波数範囲から低次モードが振起されるため、低次モードのみを考慮した計算で良く、計算時間の短縮にもなる。この成果は、計算結果がまとまり次第、研究発表を行う予定である。