(57)【要約】【課題】部品のメンテナンス、部品交換等が容易である振動低減装置を提供すること。【解決手段】地盤振動低減装置（１０）は、地盤（１２）中に埋設され地上に露出する端部（２２，２４）を有する２つの縦部材（１４）及び１つの縦部材（１６）であって互いに間隔を置いて配置された２つの縦部材及び１つの縦部材と、２つの縦部材の露出端部（２２）にピン結合された横部材（１８）と、１つの縦部材の露出端部（２４）と横部材（１８）との間に配置されかつ１つの縦部材の露出端部（２４）と横部材（１８）とにピン結合されたダンパ（２０）とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤振動を低減するための装置であって、
地盤中に埋設され地上に露出する端部を有する２つの縦部材及び１つの縦部材であって互いに間隔を置いて配置された２つの縦部材及び１つの縦部材と、
前記２つの縦部材の露出端部にピン結合された横部材と、
前記１つの縦部材の露出端部と前記横部材との間に配置されかつ前記１つの縦部材の露出端部と前記横部材とにピン結合されたダンパとを含む、振動低減装置。
【請求項２】
前記１つの縦部材は前記２つの縦部材から等距離を置いて配置されている、請求項１に記載の振動低減装置。
【請求項３】
前記２つの縦部材及び前記１つの縦部材は一直線上に位置する、請求項２に記載の振動低減装置。
【請求項４】
前記２つの縦部材は二等辺三角形の二等辺とその底辺との２つの交点上に位置し、前記１つの縦部材は前記二等辺三角形の二等辺の交点上に位置する、請求項２に記載の振動低減装置。
【請求項５】
前記２つの縦部材の相互間隔は前記地盤振動の波長の１／２に設定されている、請求項２に記載の振動低減装置。
【請求項６】
各縦部材は摩擦杭からなる、請求項１に記載の振動低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤の振動を低減するための装置、特に加振源周辺の表層地盤における縦振動の低減に適する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加振源から発して表層地盤を伝播する振動を低減するため、その周辺の地盤中に制振装置を埋設することが提案されている（後記特許文献１参照）。この制振装置は、上下の鋼板と、両鋼板間に配置された圧電素子と、前記上鋼板上に載置された加圧重錘とからなり、これによれば地盤振動に伴う前記圧電素子に対する圧力が電気エネルギに変換され、前記地盤振動の低減が図られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１３３２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記従来の制振装置にあっては、これが地中にあることから、そのメンテナンス、部品交換等を行う上で難点がある。本発明の目的は、このような従来の難点を除去し得る地盤振動低減装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は表層地盤を伝播する振動を低減する装置を提供する。前記振動低減装置は、地盤中に埋設され地上に露出する端部を有する２つの縦部材及び１つの縦部材であって互いに間隔を置いて配置された２つの縦部材及び１つの縦部材と、前記２つの縦部材の露出端部にピン結合された横部材と、前記１つの縦部材の露出端部と前記横部材との間に配置されかつ前記１つの縦部材の露出端部と前記横部材とにピン結合されたダンパとを備える。
【０００６】
本発明によれば、前記２つの縦部材及び前記１つの縦部材が設置された地盤中を振動が伝播するとき、これらの縦部材が前記地盤と共に個々に上下動する。これに伴い、前記２つの縦部材の露出端部にピン結合されている前記横部材の傾きが変化し、前記横部材と前記１つの縦部材との間の間隔の大きさが変化する。前記横部材と前記１つの縦部材との間の間隔の大きさの変化はこれらの部材間の前記ダンパに対して引張外力あるいは圧縮外力の作用を及ぼし、前記ダンパはこれらの外力の作用を受けて伸長し又は収縮する。前記ダンパの伸縮動作により振動エネルギの一部が吸収され、地盤振動が低減される。本発明にあっては、前記振動エネルギの吸収作用を担う前記ダンパが地上に位置する。このことから、前記ダンパについてのメンテナンス、交換等を容易に行うことができる。
【０００７】
前記２つの縦部材及び前記１つの縦部材の配置位置は任意に定めることができる。例えば、前記１つの縦部材は、前記２つの縦部材から等距離を置いてあるいは不等距離を置いて、配置することができる。また、前記１つの縦部材と前記２つの縦部材とは、これらが一直線上あるいは任意の三角形の頂点上に位置するように、配置することができる。特に、前記２つの縦部材及び前記１つの縦部材をこれらが三角形の頂点上に位置するように配置するときは、一直線上に配置する場合と異なり、前記２つの縦部材間に障害物があってもこれを回避した位置に前記１つの部材を設置することができる
【０００８】
前記１つの縦部材を前記２つの縦部材から等距離を置いて配置する場合にあっては、好ましくは、前記２つの縦部材の相互間隔の大きさを振動波長の１／２に相当する距離に設定する。さらに好ましくは、前記１つの縦部材が前記２つの縦部材間に位置するように配置し、あるいは、前記２つの縦部材が二等辺三角形の二等辺とその底辺との２つの交点上に位置しかつ前記１つの縦部材が前記二等辺三角形の二等辺の交点上に位置するように配置する。これによれば、特定の加振源が発する特定の周波数を有する振動の軽減を図ることができる。また、両縦部材にピン結合される前記横部材の長さ寸法をより小さいものとすることができ、これにより振動低減装置の施工を容易にし、また振動低減装置全体の小型化を図ることができる。
【０００９】
各縦部材は、好ましくは、摩擦杭からなる。前記摩擦杭からなる縦部材は、地盤との一体性が比較的高いことから、前記縦部材への地盤の振動が比較的良好に伝達され、当該振動の低減をより効果的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】振動低減装置の一例の概略的な立面図である。
【図２】振動低減装置の配置例を示す概略的な平面図である。
【図３】振動低減装置の他の配置例を示す概略的な平面図である。
【図４】振動低減装置の他の例の概略的な平面図である。
【図５】ａ〜ｄは、地盤振動時における前記振動低減装置の一例の各縦部材、横部材及びダンパの挙動を順次に示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１を参照すると、本発明に係る振動低減装置の一例が全体に符号１０で示されている。振動低減装置１０は、地盤１２中に互いに間隔を置いて埋設された２つの縦部材１４及びこれらの２つの縦部材１４から等距離を置いて配置された１つの縦部材１６と、横部材１８と、ダンパ２０とを備える。
【００１２】
２つの縦部材１４及び１つの縦部材１６は、それぞれ、地盤１２中を鉛直に伸び、その端部（上端部）２２，２４において地上に露出している。２つの縦部材１４と１つの縦部材１６とは、図示の例のように、２つの縦部材１４の下端部２６と１つの縦部材１６の下端部２８とが同一の深さ位置にあるように埋設することができる。
【００１３】
前記縦部材の長さ寸法については、図示の例のように、２つの縦部材１４が同一の長さ寸法を有し、また、１つの縦部材１６が縦部材１４より短い長さ寸法を有するものとすることができる。各縦部材１４，１６は、場所打ち杭、既製杭等からなり、好ましくは摩擦杭からなる。前記摩擦杭は他の杭と比べて地盤１２との一体性が高く、地盤１２に生じた振動を各縦部材１４により良く伝える特性を有する。各縦部材１４，１６の上端部２２，２４の露出長、図示の例に代えて、任意に定めることができる。
【００１４】
これらの３つの縦部材１４，１６は、図１〜図３に示すように、これらが一直線上に位置するように配置し（第１の例）、あるいは、図４に示すように、二等辺三角形Ｔの３つの頂点上に位置するように、より詳細には２つの縦部材１４が前記二等辺三角形の底ａとその二等辺ｂとの２つの交点（頂点）Ｏ１上に位置しかつ１つの縦部材１６が前記二等辺三角形の二等辺ｂの交点（頂点）Ｏ２上に位置するように配置する（第２の例）ことができる。
【００１５】
前記第２の例は、特に、前記第１の例において１つの縦部材１６を配置すべき場所にその配置を阻害する障害物Ｃがある場合等に有利である。１つの縦部材１６を、障害物Ｃを回避した位置に置くことができるからである。なお、前記第２の例における１つの縦部材１６は、これを任意の平面形状を有する板材又は棒材で構成することができる。しかし、障害物Ｃの高さが比較的高いときは、障害物Ｃの回避のため、１つの縦部材１６を、二等辺三角形Ｔの二等辺ｂに沿って伸びる等辺山形の外形を有する板材又は棒材からなるものとすることができる。前記等辺山形の板材又は棒材は、その両端部及びこれらの中間部において、２つの縦部材１４の露出端部２２及びダンパ２０にそれぞれピン結合されている。
【００１６】
このように配置された縦部材１４，１６は、地盤１２を振動が伝播するとき、地盤１２と共に個々に上下動する。他方、横部材１８は２つの縦部材１４の上端部２２上に水平に配置され、その両端部において２つの縦部材１４の上端部２２にピン結合されている。このことから、横部材１８は、２つの縦部材１４が、振動する地盤１２と共に鉛直方向へ移動するとき、両縦部材１４に対して傾斜することができる。横部材１８は、これを水平に配置する図示の例に代えて、両縦部材１４に対して、初めから傾斜しているように配置することが可能である。横部材１８は、例えば鋼材料や鉄筋コンクリート材料からなるものとすることができる。
【００１７】
また、ダンパ２０は１つの縦部材１６と横部材１８との間に鉛直に配置され、鉛直に伸びるその軸線の方向における両端部において、それぞれ、１つの縦部材１６の上端部２４と横部材１８とにピン結合されている。このため、ダンパ２０はその軸線方向へ伸縮動作をすることができる。ダンパ２０は、１つの縦部材１６に対する横部材１８の相対変位、相対速度又は相対加速度に比例して抵抗を示すものからなる。ダンパ２０の伸縮動作により、前記地盤振動が減衰、低減される。
【００１８】
振動低減装置１０は、図２及び図３に示すような特定の周波数を有する特定の地盤振動を低減するための使用に供し、あるいはこれ以外の一般的な地盤振動の低減のための使用に供することができる。
【００１９】
図２を参照すると、振動低減装置１０は、特定の振動を発する人工的な加振源Ａと、該加振源から地盤１２に伝達され、地盤１２を伝播する振動（地盤振動）を受けて悪影響を被る精密機器、病院、家屋等の嫌振設備Ｂとの間に設置され、加振源Ａが発する特定の地盤振動の低減に寄与する。振動低減装置１０は、その１台又は複数台を、好ましくは、その縦部材１４，１６が加振源Ａと嫌振設備Ｂとを結ぶ直線上又はその平行線上に位置するように配置される。
【００２０】
また、図３に示すように、加振源Ａの周囲に位置する複数の嫌振設備（図示せず）に対する地盤振動の軽減を目的として、複数の振動低減装置１０が、加振源Ａの周囲に、これらの縦部材１４，１６が放射方向に位置するように配置される。あるいは、また、嫌振設備（Ｂ）の周囲に位置する複数の加振源（図示せず）からの地盤振動の軽減を目的として、複数の振動低減装置１０が、嫌振設備（Ｂ）の周囲に、これらの縦部材１４，１６が放射方向に位置するように配置される。
【００２１】
３つの縦部材１４，１６の相互間隔の大きさは任意に定めることができるが、前記特定の地盤振動の低減を目的とするときは、図１に示すように、好ましくは、２つの縦部材１４の相互間隔ｌを前記地盤振動の波長の半分（１／２）の長さに設定する。これによれば、例えば、相互間隔ｌを１波長の大きさとする場合に比べて、横部材１６の長さを半分とすることができ、これにより振動低減装置１０の設置における施工性を向上させることができ、また、設置に要する面積を少なくすることができる。
【００２２】
例えば、低減対象である地盤振動の周波数ｆが１０Ｈｚであり、このときの剪断波速度Ｖｓが２００ｍ／ｓであるとすると、前記地盤振動の波長λは、λ＝Ｖｓ／ｆより、λ＝２０ｍであり、２つの杭１４の相互間隔は、λ／２＝１０ｍである。
【００２３】
図５には、加振源Ａからの例えば図１に示すような正弦波Ｓを描いて地盤を伝播する振動に対する振動低減装置１０の挙動の一部が示されている。前記振動が振動低減装置１０の設置地盤１２を伝播すると、地盤１２の表面（地表面）３０が正弦波Ｓの振幅と同じ大きさで上下動する、地盤１２と共に振動低減装置１０の各縦部材１４，１６がそれぞれ上下動する。
【００２４】
図５（ａ）は前記地盤振動が到達する直前における振動低減装置１０の状態を示す。この状態では、図１に示す状態と同様、各縦部材１４，１６が突出する地表面３０は平らである（このときの地表面３０のレベルを符号Ｌで示す。）。
【００２５】
図５（ｂ）を参照すると、前記振動の地盤１２への伝播のために地表面３０が正弦波Ｓを呈するように波打ち、これに伴って２つの縦部材１４のうちの一方及び他方がそれぞれ上昇及び下降し、また、１つの縦部材１６が上昇する。これに伴い、横部材１８が図上において水平（図５（ａ））から右下がりに傾き、このために１つの縦部材１６と横部材１８との相互間隔が狭まり、ダンパ２０は圧縮外力を受けて収縮動作をする。
【００２６】
前記振動の伝播の進行につれて、振動低減装置１０は、図５（ｃ）及び図５（ｄ）に示す状態へと変化する。
【００２７】
図５（ｃ）を参照すると、２つの縦部材１４のうちの一方及び他方がそれぞれさらに上昇及び下降し、また、１つの縦部材１６が下降に転じている。これに伴い、横部材１８が図上においてより一層右下がりに傾き、その結果、１つの縦部材１６と横部材１８との相互間隔が広がり、ダンパ２０は引張外力を受けて伸長動作をする。
【００２８】
図５（ｄ）を参照すると、２つの縦部材１４の双方が元の高さ位置に戻り、１つの縦部材１６が上昇している。その結果、横部材１８が図上において水平状態となり、１つの縦部材１６と横部材１８との相互間隔が狭まり、ダンパ２０は圧縮外力を受けて収縮動作をする。
【００２９】
なお、地盤振動においては、一般に、地表面における振動が卓越し、その振動の波長の１．５倍以上の深さ位置における振動に比べて非常に大きい。このことから、地盤１２中に設置される各縦部材１４，１６はこれを支持層に達するものとすることを要しない。
【００３０】
前記したところでは、１つの縦部材１６が２つの縦部材１４から等距離にあるように配置されている。しかし、これに限らず、１つの縦部材１６が２つの縦部材１４から不等距離にあるように、すなわち１つの縦部材１６と両縦部材１４の一方との間の距離と、１つの縦部材１６と両縦部材１４の他方との間の距離とが互いに異なるように、配置することができる。このとき、３つの縦部材１４，１６はこれらが一直線上に位置し、あるいは正三角形を除く任意の三角形の頂点上に位置するように配置することができる。なお、前記一直線上に配置する場合にあっては、１つの縦部材１６を、２つの縦部材１４相互間に配置し、あるいは両縦部材１４の相互間以外に配置することが可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  振動低減装置
１２  地盤
１４  ２つの縦部材
１６  １つの縦部材
１８  横部材
２０  ダンパ
２２  ２つの縦部材の露出端部
２４  １つの縦部材の露出端部
３０  地表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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