(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地震外乱に反応する構造体安定化システムであって、
地面に接続される第１の構造部材と、
地面に対し可動であり安定化されるべき第２の構造部材と、
複数の振子アイソレータとを含み、アイソレータは各々、第１の構造部材に接続される第１の部分と第２の構造部材に接続される第２の部分とを有し、第１および第２の部分は各々、地震外乱に対抗して第２の構造部材を安定化させるために半径および表面摩擦係数が予め選択されて所望の減衰力を与える球形軸受を含み、
第１の構造部材は橋脚であり、第２の構造部材は橋床であり、複数の振子アイソレータは各々、２つの端部を有し橋脚と橋床との間に延在する少なくとも１つのロッドにより接続される複数の支持体を含み、各ロッドの２つの端部各々は球形軸受を備え、
複数の支持体の各々は、
各々が第１の上部プレートおよび第２の下部プレートを有する第１から第４の支持体を含み、第１および第３の支持体の第１の上部プレートには２つの開口部が形成され、第１および第２のプレートはボディにより接続され、第１および第３の支持体の第２の下部プレートは橋脚に固く接続され、第２および第４の支持体の第２の下部プレートには２つの開口部が形成され、第２および第４の支持体の第１の上部プレートは橋床に固く接続され、少なくとも１つのロッドは第１および第３の支持体の第１の上部プレートならびに第２および第４の支持体の第２の下部プレートに形成された開口部を通して受入れられる４つのロッドであり、球形軸受はソケットに受入れられるナックルエレメントである、構造体安定化システム。
【請求項２】
各ロッドの端部はねじ切りされ、球形軸受を通過し、ナットを受入れる、請求項１に記載の構造体安定化システム。
【請求項３】
地震外乱に反応する構造体安定化システムであって、
地面に接続される第１の構造部材と、
地面に対して可動であり安定化されるべき第２の構造部材と、
複数の振子アイソレータを含むナックル減衰振子分離システムとを含み、複数の振子アイソレータは各々、第１の構造部材に接続される第１の部分および第２の構造部材に接続される第２の部分を有し、第１および第２の部分は各々、半球ナックルエレメントおよび対応するソケットを備えるナックル継手を含み、継手の半径および表面摩擦係数を予め選択して所望の減衰力を与えることにより地震外乱に対抗して第２の構造部材を安定化させ、
第１の構造部材は橋脚であり、第２の構造部材は橋床であり、複数の振子アイソレータは各々、２つの端部を有し橋脚と橋床との間に延在する少なくとも１つのロッドにより接続される複数の支持体を含み、各ロッドの２つの端部各々は球形軸受を備え、
複数の支持体の各々は、
各々が第１の上部プレートおよび第２の下部プレートを有する第１から第４の支持体を含み、第１および第３の支持体の第１の上部プレートには２つの開口部が形成され、第１および第２のプレートはボディにより接続され、第１および第３の支持体の第２の下部プレートは橋脚に固く接続され、第２および第４の支持体の第２の下部プレートには２つの開口部が形成され、第２および第４の支持体の第１の上部プレートは橋床に固く接続され、少なくとも１つのロッドは、第１および第３の支持体の第１の上部プレートならびに第２および第４の支持体の第２の下部プレートに形成された開口部を通して受入れられる４つのロッドである、構造体安定化システム。
【請求項４】
各ロッドの端部はねじ切りされ、ナックル継手を通過し、ナットを受入れる、請求項３に記載の構造体安定化システム。
【請求項５】
地震外乱に反応する構造体安定化システムであって、
地面に接続される第１の構造部材と、
地面に対し可動であり安定化されるべき第２の構造部材と、
各々が長く延ばされ、第１の構造部材に接続される第１の部分と第２の構造部材に接続される第２の部分とを備える複数のナックル減衰振子アイソレータとを含み、第１および第２の部分は各々、凸型半球ナックルエレメントおよび対応する凹型ソケットを備える軸方向ナックル継手を含み、各アイソレータの長さならびに継手の半径および表面摩擦係数を予め選択して所望の減衰力を与えることにより地震外乱に対抗して第２の構造部材を安定化させ、
第１の構造部材は橋脚であり、第２の構造部材は橋床であり、複数の振子アイソレータは各々、２つの端部を備え橋脚と橋床との間に延在する少なくとも１つのロッドにより接続される複数の支持体を含み、
複数の支持体は各々、
各々が第１の上部プレートおよび第２の下部プレートを有する第１から第４の支持体を含み、第１および第３の支持体の第１の上部プレートには２つの開口部が形成され、第１および第２のプレートはボディにより接続され、第１および第３の支持体の第２の下部プレートは橋脚に固く接続され、第２および第４の支持体の第２の下部プレートには２つの開口部が形成され、第２および第４の支持体の第１の上部プレートは橋床に固く接続され、少なくとも１つのロッドは、第１および第３の支持体の第１の上部プレートならびに第２および第４の支持体の第２の下部プレートに形成された開口部を通して受入れられる４つのロッドである、構造体安定化システム。
【請求項６】
各ロッドの端部はねじ切りされ、ナックル継手を通過し、ナットを受入れる、請求項５に記載の構造体安定化システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
本発明は、構造体、たとえば建物、橋、および印刷機のような機械を、地震外乱の影響から保護するためのシステムに関し、より特定的には、地震外乱の力の減衰を改善する、振子の、摩擦に基づくシステムに関する。
【０００２】
図１を参照して、本願の発明者による米国特許第４，８６０，５０７号（以降「′５０７特許」と呼ぶ）は、地震外乱の影響からたとえば建物といった構造体１２を保護するための安定化システム１０を開示する。安定化システム１０は、対応するベース１６から可撓性構成要素により吊り下げられる、縦の支持柱１５を用いるベース分離システム１４を含む。このシステム１４は、構造体１２のその基礎１８に関する「浮動」支持を与えることにより、地震の間に地面から構造体１２に伝達される水平方向の運動を最小にする。解放可能なインターロックシステム２０および減衰サブシステム２２を、単独で、および／またはこのベース分離システム１４と組合せて用いることができる。具体的には、解放可能なインターロックシステム２０は通常、予め定められたしきい値レベルよりも低い線形の変位に対抗して構造体１２をその基礎１８に固定する。しかしながら、このシステム２０は、地震外乱により生じるようなしきい値を上回る力に応答する自動解放メカニズムを有する。こうした力は自動的に構造体１２を解除し、ベース分離システム１４により支持されて構造体が「浮動」できるようにする。
【０００３】
他方減衰サブシステム２２は、１つ以上の対として配置される、流体圧で相互接続された流体圧ダンパ２４および２６を用いる。各対のお蔭で、構造体１２とその基礎１８との間の線形の相対変位を適切に減衰させることができる。こうしたダンパは、その配置によって、構造体がその基礎に関し垂直軸を中心として旋回する傾向を生み出すことを助けるが、また一旦こうした傾向が生まれるとその旋回を妨げる役割を果たし得ることがわかっている。
【０００４】
本願発明者による米国特許第５，１５２，１１０号（以降「′１１０特許」と呼ぶ）はさらに、流体圧の平行から垂直への力または変位の変換をもたらす、「Ｌ字形」構成の流体圧ダンパを用いた、改良された減衰サブシステムを開示する。Ｌ字形のダンパは各々、第１および第２の一体化され角度的に関連づけられたダンパ構成要素を有する。ダンパ構成要素の離れたサブチャンバはバルブで調節される導管を介して流体圧で接続され、隣接するサブチャンバは流体圧で直接接続される。バルブを調節して所望の減衰レベルを生み出すことができる。
【０００５】
′５０７および′１１０特許の開示は、各々が全体として本明細書中に直接採り入れられているかのように有効に、特に本明細書に引用により援用する。
【０００６】
本願発明者による同時係属中の出願特開平１０−７２９５０では、１対の平行の（長手方向の）列として配置されかつ地面に（たとえば杭打ちにより）固定される複数の縦の支持柱からなる支持フレーム組立体を含むベース分離システムについて述べられる。平行する列のそれぞれの縦の支持柱は対をなして間隔をあけられた関係で配置され、長手方向の支持梁は各列のそれぞれの柱を相互接続し、横断方向（または横方向）の支持梁は平行する列の対をなす柱の間に延在しかつこれらの柱を相互接続する。
【０００７】
平行で長手方向の端縁を有する支持スラブは、縦の支持柱の平行する列と、関連の長手方向に延在する支持梁との間に、これらと長手方向に平行して延在するように、間隔をおいて平行する関係で配置される。たとえば塊状鉄心スチールロッドといった長い振子アームの上端は、縦の支持柱の上部と係合し、その下端はスラブと係合して、スラブのこの縦の支持柱からの振子型懸架が与えられる。この配置は、′５０７特許により教示されるような、建物の振子型「浮動」懸架と同様である。さらに、オリフィスプラグを用いる流体圧減衰システムが、スラブを、縦支持柱が接続される、支持している基礎に相互接続する。
【０００８】
ロッドは、対応する凹状のソケット内で摩擦係合でドライベアリング表面として機能する半球状の凸状ナックルエレメントを含むナックル継手を有する。ロッドは、支持部を通して挿入されその上でナットを受入れるねじ切りされた端部を有する。ナットの調整によりロッドの長さが調節される。
【０００９】
ナックルエレメントは対応するソケット内で動くことができるため、スラブは、地震外乱中の運動の影響を受ける支持柱および関連の支持構造に対して浮動しそのためにこれらから分離される。この摩擦係合は、同時係属中の出願においては流体圧減衰システムの減衰効果を補うものとして説明されているが、これは縦支持柱に関するスラブの小さな変位の後したがってベアリングを規定する対応するソケット内でのロッドの端部またはナックルの相対的な旋回の後のことにすぎない、すなわち、このような相対的な変位または運動がベアリングにおける初期の動的摩擦を超えた後にすぎない。
【００１０】
依然として必要とされているのは、このようなシステムの実現化を単純化する一方で、システムの有効性を高めかつ応用範囲を広める、システムの改良である。たとえば、印刷機のような機械が、地震に対する保護がないまたは保護が不十分な既存の建築物内に設置され動作するような場合に、このような印刷機などの機械を保護するための構造体安定化システムを提供することが非常に望ましい。さらに、便宜上の問題としてかつ確実に単一または一体化された支持構造体を与えるために、建築物または何らかの既存のベース分離システムを大幅に修正する必要なくして、このような機械を保護することが望ましい。
【００１１】
さらに望ましいのは、地震外乱の生じた際に、ベース分離システムの特徴のために、建築物と基礎との間で本質的な相対的な旋回が生じないことである。具体的には上記のように、実際流体圧ダンパは、建築物をその基礎に関して旋回させる傾向のある力を生み出す原因となり得るため、このような流体圧ダンパに依存しない減衰システムもまた所望される。
【００１２】
流体圧ダンパに基づくシステムを排除すると、構造体を地震外乱から保護するための、あまり複雑でなく、高価でなく、整備が少なくて済みかつ信頼性のより高いシステムを得ることになるであろう。
【００１３】
さらに、橋床のような構造体を、橋脚が受ける地震外乱から切り離すための比較的簡単な装置が望ましい。効率および性能を最適にするには、このような装置は新築または既存の橋の改築の際に使用可能であり、調節により地盤沈下を補正することができ、整備が不要で、かつ橋床を旋回させる傾向があるようなねじれの力を生じさせる原因とならないことが必要とされる。
【００１４】
【発明の概要】
したがって本発明の目的は、構造体を地震外乱の影響から保護するための改良された安定化システムを提供することである。
【００１５】
本発明の他の目的は、分離されたまたは分離されていない構造体に関し構造部材の浮動支持を与える安定化システムを提供することである。
【００１６】
本発明のさらに他の目的は、先行技術によるシステムよりも複雑でなく、信頼性が高く、コストが低くかつ整備が少なくて済む構造体安定化システムを提供することである。
【００１７】
本発明のさらに他の目的は、本質的に減衰を採り入れた改良された振子型浮動支持システムを提供することである。
【００１８】
本発明のさらに他の目的は、各々がナックル継手を含んでおり流体圧ダンパを用いる必要のない、振子アイソレータのみを用いる効果的な構造減衰を提供することである。
【００１９】
本発明のさらに他の目的は、摩擦のみに依存して建築物に対する地震外乱の影響を減じる安定化システムを提供することである。
【００２０】
本発明のさらに他の目的は、単独の減衰装置として整備不要の球形の滑りスラスト軸受に依存するベース分離システムを提供することである。
【００２１】
本発明のさらに他の目的は、感度の高い機械類に対し、振子型で摩擦に基づく浮動支持を与えることにより、こうした機械類を地震外乱による損傷から保護することである。
【００２２】
本発明のさらに他の目的は、構造体を支持する複数の振子ロッドを提供することであり、このロッドはシステムの単独の減衰要素の役割をするナックルアセンブリにおいて終端をなしている。
【００２３】
本発明のさらに他の目的は、２つの対すなわち凸型の半球形のナックルエレメントおよび整合する凹型のソケットにより一体化される軸ナックル継手を各々が備える、ナックル減衰振子アイソレータに依存する構造体安定化システムを提供することである。
【００２４】
本発明のさらに他の目的は、ロッドの端部でナックル継手を用いる装置を介して地震による影響を減じることであり、このナックル継手は振子分離応用例各々に対し最適な減衰力を得るために、摩擦半径および摩擦係数に従い選択されるものである。
【００２５】
最後に本発明のさらに他の目的は、保護することが求められる構造部材の相対的な高さの位置をモニタするためのシステムを提供することにより、たとえば基礎の沈下により生じた何らかの位置ずれ状態を検出し、さらにこのようにして検出された位置ずれ状態またはその他の不安定条件の補正を可能にすることである。
【００２６】
同時係属中の特開平１０−７２９５０で述べられた装置支持スラブのベース分離システムに対する減衰力を決定する際に、ナックル継手の摩擦力の存在は、その力が克服されねばならないものであるという文脈において、たとえばプラグオリフィスサイズを増大させなければならないという点において認識されかつ考慮されたものであった。しかしながらさらにテストを行なった結果、減衰制御のためにこのようなナックル継手の摩擦力のみに依存することが実際可能であるということが初めて考察された。このようにして、本発明はナックル継手の摩擦力の強度を随意に変更し制御することによって効果的な減衰をもたらすという事実に気づいたことからなされたものである。
【００２７】
本発明の上記およびその他の目的を達成するために、地面に接続された構造体と保護が求められる構造体との間に位置決めされた振子アイソレータに基づいたナックル減衰双線形分離振子システムを含む、構造体安定化システムが提供される。このシステムは、ナックル継手ですなわち球形のナックルエレメントと対応するソケットとの界面で生じた摩擦に依存し、地震外乱による影響を減じるものである。
【００２８】
ある実施例では、本発明は、平行の（長手方向の）列の対として配置されかつ地面に（たとえば杭打ちなどにより）固定される複数の縦の支持柱からなる支持フレーム組立体を含む。平行の列の垂直支持柱それぞれは対にされ間隔を置かれた関係で配置され、長手方向の支持梁は各列のそれぞれの柱を相互接続し、横断方向（または横方向）の支持梁は平行の列の対にされた柱の間に延在しかつこれらを相互接続する。
【００２９】
支持スラブは縦の支持柱の平行の列とこれに関連づけられた長手方向に延在する支持梁との間に配置され、したがってこれらと長手方向において平行に延在する。スラブの平行の長手方向の端縁は、地震外乱が生じた際のスラブの横方向の移動または相対変位以上であるが、これを大幅に上回るものではない距離だけ柱から間隔が置かれる。
【００３０】
スラブは、好ましい実施例では塊状鉄心スチールロッドであるナックル減衰振子アイソレータを介して支持され、アイソレータの上端は縦支持柱に接続される支持梁と係合し下端はスラブと係合して、縦支持柱からのスラブの振子型懸架をもたらす。縦支持柱は、必要とされる振子の自由懸架長さ以上の距離までスラブの上方に延在する。アイソレータのロッドは、支持梁に取付けられた支持プレートを通して挿入され、関連のナックルエレメント、対応のソケットおよびその上のナットを受入れるねじ切りされた上端を有する。ナックルエレメントは半球形の構成を有し、すなわち半径がロッドの半径よりも大きく、ドライベアリング表面として機能し、対応するソケット内で摩擦係合で受入れられる。各ナックルエレメントは対応するソケット内で制限された運動を行なうことができる。関連のナットの調整により、従属するロッドの自由長さを調節し、応じてロッドにより規定されるスラブの高さを調節する。
【００３１】
各ロッドの下端は上端と同様、スラブの長手方向の端縁に沿い位置づけられた対応のソケットに受入れられる。ロッドのこの下端は同様にねじ切りされ受入れられたナットを介して調節される。
【００３２】
このシステムのために、スラブは、地震外乱による運動の影響を受ける支持柱および関連の支持構造に関し浮動することが可能であり、したがってこうした柱および構造から分離可能である。
【００３３】
対応するナックルエレメントおよびソケット各々の間の摩擦係合、およびこれらの間の相対的回転に対する対応の抵抗に意図的に依存して、支持柱および関連の支持構造に関するスラブの、応じてこれらに関するロッドの端部の、変位または運動の減衰を与える。こうしたアイソレータは好ましくは構造体安定化システムの単独の減衰源であるが、所望であれば引用した特許のベース分離システムにおいて用いられたような流体圧減衰サブシステムにより与えられる減衰制御を補助的に用いることができる。
【００３４】
他の実施例では、ナックル減衰振子アイソレータ各々は、ロッドにより反転の関係で接続される１対の支持体であり、橋脚、橋床、および梁システムの間に延在し、ロッドの端部各々は再び、ナックルエレメント／ソケットの組合せを含む。この対の第１の支持体は第１の上部プレートおよび第２の対向する下部プレートを有し、第１の上部プレートは中央開口部を含む。第１および第２のプレートは第１および第２の間隔が置かれたアームにより接続される。第２のプレートは橋脚に固く接続される。この対の第２の支持体もまた第１の上部プレートおよび第２の対向する下部プレートを有する。第２の下部プレートは中央開口部を含む。第２の支持体の第１および第２のプレートもまた第１および第２の間隔が置かれたアームにより接続される。第２の支持体の第１の上部プレートは橋床および梁システムに固く接続される。ロッドは第１および第２の支持体に形成された中央開口部を通して受入れられナットにより固定される。
【００３５】
さらなる実施例では、ナックル減衰振子アイソレータ各々は４つのロッドにより接続される２組の支持体である。複数の振子アイソレータが橋床、梁システムおよび橋脚間に延在する。第１および第３の支持体各々は、第１の上部プレートおよび第２の対向する下部プレートを含む。第１および第３の支持体の第１の上部プレート各々はその端部に形成された２つの開口部を有する。第１および第２のプレートはＴ字形のボディにより接続される。第２のプレートは橋脚に固く接続される。第２および第４の支持体もまた、第１の上部プレートおよび第２の対向する下部プレートを含み、第２の下部プレートは各々２つの間隔が置かれた開口部を含む。第２および第４の支持体のこれら第１および第２のプレートもまた、Ｔ字形のボディにより接続される。第２および第４の支持体の第１の上部プレートは橋床および梁システムに固く接続される。４つのロッドは第１および第３の支持体の第１のプレートにおいて、および第２および第４の支持体の第２の下部プレートにおいて形成された開口部を通して受入れられる。各ロッドの対向する端部各々でもまた、ソケットにより受入れられるナックルエレメントが形成され、その端部は上記のようにねじ切りされてナットを受入れる。
【００３６】
上記実施例の各々において、上記のようなレベルモニタシステムを使用できる。ナットを受入れる各ロッドのねじ切りされた端部をこのモニタの結果に基づき必要に応じて調節できる。
【００３７】
本発明のその他の目的および利点は、添付の図面と関連づけられた以下の説明より明らかになるであろう。図面では同じ参照番号は図面すべてにわたり同じまたは同様の部分を示すものとする。
【００３８】
明細書に採り入れられ明細書の一部をなす添付の図面は、発明の実施例を示すものであり、説明とともに本発明の原理の解釈に役立つものである。
【００３９】
【好ましい実施例の説明】
以降、本発明の好ましい実施例を示す図２−２２をより詳しく参照する。
【００４０】
例として高速印刷機のような高価な装置が載置されるスラブまたは橋床といった構造体の一部を地震から守るのに特に適したものとして、本発明は開示されるが、システムはより広範にわたって応用可能であり、たとえば本願発明者による上記の特許および係属中の出願で開示されるような構造体または建築物全体に対する保護のために用い得ることが認識されるであろう。さらに、この振子型システムを、′５０７および′１１０特許において述べられたベース分離、減衰および／またはインターロックシステムとともに、またはこれらのまたは類似するシステムなしで用いることが可能である。
【００４１】
図２および３はそれぞれ、本発明の好ましい実施例の振子構造体安定化システム２８に従い支持されるスラブ３２を採り入れた、建築物／支持構造体３０の端面立面図および平面図である。スラブ３２は、地震外乱から保護されるべき市販の高速印刷機などの装置３３のためのプラットフォームまたは支持体の役割を果たすことができる。一般的にこのような印刷機は細長い構造を有するため、支持スラブ３２は、これに対応して長くかつ幅が狭く、関連する地域において通常予測可能な最大の地震の条件下における運動から切り離されるように支持されるのみならず、スラブが旋回しないように支持されねばならない。
【００４２】
図２に示すとおり、分離されていない建築物３０または少なくともその支持フレーム部分は、従来の態様で横方向に間隔が設けられる平行する列として配置され、支持を受けるべき構造体の第１の方向（たとえば長手方向）に延在する従来の杭材３４および３６の上に組立てられる。基礎支持梁３８および４０は、杭材３４および３６の平行の列それぞれに沿い長手方向に延在しかつこれら杭材により支持される。横方向の支持梁４２は、間隔を置かれ並列する長手方向支持梁３８および４０の間を横断するように延在し、かつ対向する端部がこの長手方向支持梁に固く接続される。コンクリート床４４は従来の態様で長手方向および横方向支持梁３８、４０および４２の上に形成されかつこれらにより支持される。スチール強化コンクリートから形成することができる対をなす縦の支持柱４６および４８の平行に間隔が置かれた列はそれぞれ、下端部で長手方向の支持梁３８および４０で支持され、上端部で一般的にはスチールＩビームである横方向の（すなわち横断方向の）天井梁５０により相互接続される。
【００４３】
図３では、縦支持柱４６は、構造体３０の第１の長手方向の壁５２に沿い間隔が設けられた柱４６ａ、４６ｂ、４６ｃ…４６ｎという複数の柱として表わされている。縦支持柱４８も同様に、柱４６ａ、４６ｂ、４６ｃ…４６ｎそれぞれと対をなす関係で、構造体３０の第２の長手方向の壁５４に沿い間隔をあけた関係で位置決めされる複数の柱４８ａ、４８ｂ、４８ｃ…４８ｎに相当する。
【００４４】
支持スラブ３２は、ナックル減衰双線形分離システム２９を含む構造体安定化システム２８により、構造体３０内で引き上げられた位置で保持される。本実施例では、システム２９は、複数の第１の振子支持体すなわち振子アイソレータ６０および複数の第２の振子支持体すなわち振子アイソレータ６２を含み、これらの上端部はそれぞれ、以下で述べるように複数の縦支持梁４６および４８によりその間に延在する梁８４を介して支持され、これらの下端部は、支持スラブ３２の対向する長手方向の端縁それぞれに沿い間隔をあけた位置に支持される。
【００４５】
スラブ３２は、柱４６および４８ならびに壁５２および５４に対し間隔が設けられ必要に応じてスラブ３２が柱および壁から妨げられずに運動できるようにする。本明細書における例としては、最大の地震外乱の結果生じる相対的な水平の変位の２つの最大直交（すなわちＸおよびＹ成分）は１０インチに近いものであると予測されるため、スラブ３２とこれを取囲む要素（すなわち構造体３０の柱４６、４８、壁５２、５４など）との間には、スラブ３２の周囲全体にわたり１４インチ幅の隙間が設けられ、スラブ３２のこのような最大水平変位を考慮している。
【００４６】
図３の平面図で最もよくわかるように、スラブ３２は連続する引き込められた部分すなわち窪み６４ａ、６４ｂ、６４ｃ…６４ｎおよび６６ａ、６６ｂ、６６ｃ…６６ｎを含む並列する長手方向の端縁６４および６６を有する。これらの窪みは縦支持柱４６ａ、４６ｂ、４６ｃ…および４８ａ、４８ｂ、４８ｃ…に関し、壁５２および５４の内側表面とスラブ３２の長手方向の端縁６４および６６との間の間隔（１４インチ）と実質的に同じ間隔だけあけて、配置される。
【００４７】
スラブ３２は、強化コンクリートまたは同様の材料から形成され、モノリシックに一体化された強化梁を含む。一体化された支持梁は、長手方向の外側の支持梁６８および７０、長手方向の内側の支持梁７２および７４、ならびに外側および内側の長手方向の支持梁６８、７０、７２および７４の間に延在しかつこれらを一体的に相互接続する複数の横断方向の支持梁７６ａ、７６ｂ、７６ｃ…７６ｎを含む。
【００４８】
スラブ３２は、その上に位置決めされた装置３３の垂直方向の荷重に耐えるように設計されていることに加え、差分的な垂直方向の変位を最小にするためのスチフネスをかなり有するようにも設計されている。スラブ３２はまた、その上に載置された装置３３よりもはるかに大きな質量を有し、装置３３を含めたスラブ３２が動的分析のために単一の剛性のボディとして考えられるように設計されている。このように質量が大きいことはまた、装置３３の標準の動作、始動または突然の停止により生じる振動を最小にして僅かなレベルにするのに役立つ。
【００４９】
スラブ３２はさらに、以下で説明するように、関連の振子支持体すなわち振子アイソレータ６０および６２の一部であるロッドの遠方の（すなわち下側の）端部を受入れるための、たとえば６４ａ、６６ａといった窪みそれぞれに隣接する、第１の長手方向の端縁６４に沿うコーナー部分７８ａ、７８ｂ、７８ｃ…７８ｎで、かつ第２の長手方向の端縁６６に沿うコーナー部分８０ａ、８０ｂ、８０ｃ…８０ｎで強化される。
【００５０】
図２で概略的に示されかつ図４および５に示されるように、横断方向のスチールの梁８４は対応する縦支持柱４６および４８の対の間で延在し、かつ対向する端部それぞれはこの対応の縦支持柱の対に接続される。振子支持体６０および６２は、各横断方向の梁８４の対向する端部それぞれと関連の縦支持柱４６および４８との接合部または接続部に固定され（図４および図５ではこのような梁および縦支持柱４６ｂ、４８ｂのみが示される）、より具体的には、梁８４から長手方向の支持梁９０へと角度をなしてかつ対称的に延在する斜め方向の支持梁８６および８８それぞれに固定される（図４）。たとえば、例として図４に示される隣接する振子ロッド６０ｂ−１および６０ｂ−２は、関連の縦支持柱４６ｂに関し対称に間隔が置かれ並列する関係で、斜め方向の支持梁８６および８８それぞれから下向きに延在する。
【００５１】
図３に示すように、第１の振子支持体６０および第２の振子支持体６２のお蔭で、間隔が設けられたロッドの連続する対、具体的にはスラブ３２の第１の横断方向の端部５６での第１の対６０ａ、６２ａ、連続する対６０ｂ−１、６２ｂ−１、および６０ｂ−２、６２ｂ−２など、ならびにスラブ３２の対向する横断方向の端部５８での最後の対６０ｎ、６２ｎを設けることができる。振子ロッド６０ａ、６０ｂ−１、６０ｂ−２…６２ａ、６２ｂ−１、６２ｂ−２…などは同一であり、各々は４インチの直径のスチールロッドとすることができる。各ロッド６０ａ、６２ａ、６０ｂ−１などの下端は、スラブ３２における対応の強化されたコーナー７８ａ、８０ａなどによって受入れられる。
【００５２】
図５および６に示すように、ロッド６２ｂ−２は、斜めの支持梁８６で支えられる上部開口台座プレート９２と関連づけられ、ロッド６２ｂ−２のねじ切りされた上端部９４はここを通して挿入されナット９６により適所で保持される。同様に、隣接するロッド６２ｂ−１は、斜めの支持梁８８で支えられる上部開口台座プレート９３と関連づけられ、ロッド６２ｂ−１のねじ切りされた上端部９５はここを通して挿入されナット９９により適所で保持される。
【００５３】
図５のロッド６２ｂ−２の上端部９４をより詳細に示した図６に示されているように、この端部は、腕曲した座面１０４を有し半径がロッド６２ｂ−２の半径よりも大きな拡大され半球状に成形されたナックルエレメント１００を含むナックル継手８２を含む。ナックルエレメント１００はロッドでソケット１０２の中で支えられ、ソケットもまたロッドで支えられ対応する合わせ面１０６を有し、ロッド６２ｂ−２はビーム８６に旋回の態様で接続される。好ましくは合わせ面１０４および１０６は以下で説明するように、地震外乱が生じた際に支持振子ロッド６０ａ、６０ｂ−１、６２ａ、６２ｂ−１、６２ｂ−２…などに関し（応じて支持フレームおよび地面に関し）スラブ３２が線形的に運動するのを全体的に減衰するための、摩擦ダンパとして機能するように設計される。
【００５４】
ナックル継手８２は調整可能である。すなわち、（流体圧または機械）ナットを締めたときに、ねじ切りされたロッドは、滑動可能な緩い嵌めあいでナックルエレメントおよびソケットの対応の孔を通るため、ロッドはナックルエレメントおよびソケットを通して移動する。より具体的には、図５−７に示した機械ナット９６、９９および１１８を適切な距離だけ回転駆動して、スラブ３２の領域をたとえば引き上げたり引き下げたりすることができる。上記の係属中の出願のように、この調整により初期段階の組立が容易になり、また後に振子の長さを調整するのも容易になる。
図７は、図５のロッド６２ｂ−２の下端部９７のナックル継手１０８の斜視図である。下端部のナックルエレメント１１０は、上記の図６で示した上端部９４のナックルエレメント１００と構造上同一であり、単に逆になっているだけである。すなわち、ナックルエレメント１１０は、腕曲した座面１１２を有し半径がロッド６２ｂ−２の半径よりも大きな拡大した半球形状のものである。各下側のナックルエレメント１１０は対応する合わせ面１１６を有するソケット１１４に受け入れられることで、ロッド６２ｂ−２はスラブ３２に旋回の態様で接続される。合わせ面１１２および１１６により、地震外乱の際、支持振子ロッド（応じて支持フレームおよび地面）に関するスラブ３２の線形的な運動を全体的に減衰させるための摩擦ダンパとしてのナックル継手の機能全体がもたらされる。図６に示した配置と同様、ロッドの各下端部はねじ切りされ、ナックルエレメント１１０およびソケット１１４の中央の開口部を支え、かつねじ切りされたナット１１８を支える。
【００５５】
このナックル減衰振子分離システムを用いるときには、ナックル継手は振子として作用するロッドの各端部に設けられる。この事実は、一方側で振子を地面に連結し、他方側では地震外乱の力から保護すべき構造体に振子を連結する構造部材の形状または構造とは無関係である。
【００５６】
ナックルエレメント１００（１１０）／ソケット１０２（１１４）は、一般的に、たとえばペンシルバニア州のＳＫＦカンパニー  オブ  キング  オブ  プロシア（ＳＫＦ  Ｃｏｍｐａｎｙ  ｏｆ  Ｋｉｎｇ  ｏｆ  Ｐｒｕｓｓｉａ）から入手可能な、半球形の滑りスラスト軸受として知られている。このような軸受は、一般的には軸受中心軸に対しある角度で傾斜がつけられ、一般的には整備不要と考えられている、滑り接触の鉄と鉄との面を有する。これは主として１方向の軸方向の荷重を支えることが意図されているが、組合わされた荷重にも対処することが可能である。
【００５７】
こうした軸受は既知であるが、本発明に従う地震の力の摩擦減衰を得るために用いられるとは考えられていない。たとえば、このような従来の軸受はテフロンコーティングされた合わせ面を有するかまたは潤滑剤をさすことが可能であるが、どれも本明細書で求めている所望の減衰効果とは逆の効果である摩擦の大幅な低減をもたらすものである。本願は逆に、合わせ面で生じ得る実質的な摩擦に依存するものである。
【００５８】
振子支持体６０および６２は、関連する地域の特徴を考慮して、適切な振子アームの長さを有するように設計されている。上記の先行技術の特許により教示されているように、振子の長さは予期される地面の優勢周期の２．５倍の固有周期以上に釣り合うものでなければならない。このことによりかつ上記の適切な減衰の追加により、多くの場合では、地震外乱により生じる水平加速はおよそ９０％減少させることができる。
【００５９】
図８（Ａ）−１０は、ナックル減衰振子分離双線形システムに関連する力を示すのに役立つものである。
【００６０】
図８（Ａ）および（Ｂ）は、ロッドの各端部での摩擦ナックル継手減衰力を示す、上記システムの概略図である。この力は以下の式により定義可能である。
【００６１】
ＤＦ（Ｌ／２）＝ｒ（μｗ）                                  （１）
ＤＦ＝２μｒＫ                                              （２）
Ｌ    ＝  振子の有効長さ
Ｗ    ＝  垂直荷重
ｒ    ＝  ナックルエレメント半径
μ    ＝  摩擦係数
ＤＦ  ＝  ナックル継手減衰力
Ｋ    ＝  ばね係数（Ｗ／Ｌ）
上記の式および本明細書で用いられるその他の式は一般に、何らかの単位系に基づく係数を含まないため、いかなる単位系に対しても有効である。結果として得られる数字の単位は、用いた系に従うものである。
【００６２】
図１０では、ロッドの両端に設けられた２つのナックルエレメント間の水平の相対変位を横軸に示し、対応する水平の復元力を縦軸に示している。この図にはまた、これら２つの変数間の関係を決定する等式が示される。同図では、旋回の開始時に現われる変位および復元力の大きさ、ならびにナックルエレメント間の最大の残余の変位の大きさが示される。
【００６３】
図１０および以下の式で用いられる用語は下記のとおりである。
ｌ      ＝    Ｌ−２ｒ、ナックル素子において旋回が生じる前また生じるときのロッドから屈曲部までのおよび振子の有効長さ
Ｋｂ    ＝    １２Ｅｌ／ｌ  ロッドのばね係数
Ｋｐ１  ＝    Ｗ／ｌ  ナックルエレメントにおける旋回前またはナックルエレメントにおいて旋回が生じていないときのロッドのばね係数
Ｋｐ２  ＝    Ｗ／Ｌ  ナックルエレメントにおける旋回中のロッドのばね係数
Ｈ      ＝    復元水平力
Ｕ      ＝    ナックルエレメントの相対水平変位
Ｕｓ    ＝    旋回の開始時のナックルエレメントの相対変位
Ｈｓ    ＝    ナックルエレメントにおける旋回開始時の復元力
Ｕｏ    ＝    ナックルエレメントの最大残余変位
Ｕｓ、ＨｓおよびＵｏの値は以下のとおりである。
【００６４】
Ｕｓ    ＝    ＤＦ／（Ｋｂ＋Ｋｐｌ−Ｋｐ２）                  （３）
Ｈｓ    ＝    Ｕｓ（Ｋｐｌ−Ｋｂ）                            （４）
Ｕｏ    ＝    ２μｒ                                          （５）
図９は、２つのナックルエレメントを接合するロッドを示し、ナックルエレメントにおいて相対的な旋回が生じていないときの復元力に等しい水平方向の剪断力のために変形している。これは図１０の０−１の部分の力の図で表わされている。
【００６５】
地震の間は分離システムの構成要素すべては運動している。したがって、分離された構造体に接続される構成要素間の相対変位が重要となる。ナックルエレメントの旋回もこの減衰システムの発明に従えば重要であり、単なる運動ではない。
【００６６】
各振子引張り部材の両端部のナックル継手によってのみ減衰作用がもたらされる簡素化された振子アイソレータを用いたこの振子分離システムの効果を得ようとして研究が行なわれている。このような装置は、特に１秒未満の地震の優勢周期が予期されるような地域における、建築物、橋および高架道の地震分離のために有効に用いることができる。以下で説明するように、こうした振子アイソレータについては多くの配置が可能である。
【００６７】
このような研究に対し、カリフォルニア州の大部分について当てはまるような優勢周期が１秒未満の地域については典型的であると考えられる特定的な場合についてテストを行なった。周知の１９４０年のエルチェントロ（Ｅｌ  Ｃｅｎｔｒｏ  ）地震の影響は、一方は本明細書で説明するナックル−摩擦減衰、他方は従来の粘性（流体圧）減衰という２つのシステムの比較分析という形で、地震に関し分離された集合体について研究を行なった。両システムについては振子の長さは１５０ｃｍで同じである。構造に用いられる材料に従いナックル継手の摩擦係数を０．０５と０．１５との間で変化させることが可能であるため、μｒの値は０．５と５．０ｃｍとの間として研究を行なった。粘性減衰の場合は、臨界的減衰の値は０．０５と０．２０との間として仮定した。
【００６８】
こうした研究を通して、振子システムは粘性（流体圧）減衰とともに使用しても、ナックル−摩擦減衰のみに依存しても非常に効果的であることが判明した。この結果は図１１（Ａ）−（Ｃ）および１２（Ａ）−（Ｃ）に示され、ここでは、２つの減衰システム各々についての３つの主要な地震応答について比較を行なっている。同様に、何らかのタイプの地震ベースアイソレータに適した構造体について、この構造体が加速度記録図がわかっている地震に遇ったときにはいつでも、ピーク地面加速度（ＰＧＡ）、ピーク相対速度（ＰＲＶ）、およびピーク相対変位（ＰＲＤ）を決定することができる。
【００６９】
このような結果を得るためには、加速度記録図に加え、上記の式（１）−（５）で決定される分離システムの特徴を考慮することが必要であった。このような特徴は、図１１（Ａ）−（Ｃ）（１２（Ａ）−（Ｃ））に示される結果をもたらす、システムのエネルギ散逸の基本となるものである。
【００７０】
より具体的には、図１１および１２のグラフは、１５０ｃｍ有効長さ（Ｔ＝２．４６５）振子部材の、エルチェントロ地震（ピーク地面加速度３３０ｃｍ／ｓｅｃ２  ）のシミュレーションに対する応答を示す。図１１（Ａ）−（Ｃ）は、本明細書で述べられる球形ナックル摩擦減衰システムにおける振子部材の応答を示す。これと比較して、図１２（Ａ）−（Ｃ）は、線形的粘性（流体圧）減衰システムにおける振子部材を示す。これらの図面において、μは摩擦係数であり、ｒは半球ナックルエレメントの半径であり、ξは臨界減衰の分数である。ナックル摩擦減衰を用いると、最も重要な地震応答である、分離された集合体の絶対加速度の大幅な低減が得られる。この低減は、２．５ｃｍのμｒの値（これはたとえば０．１２５の摩擦係数および２０ｃｍのナックルエレメント半径に対応する可能性がある）に対し、およそ７６％である。（地面では３３０ｃｍ／ｓｅｃ２  から８０ｃｍ／ｓｅｃ２  である。）
このシステムの減衰の程度は、整備不要のナックル継手の構造において使用可能な種々の既知の材料の組合せによって変化する摩擦係数、およびその異なる半径を利用することによって選択可能である。この点については、既知の球形の軸方向のスラスト軸受が本発明にとっては好ましい装置である。なぜなら、角度のある力が生じないからである。サイズは、支持されるべき軸方向の荷重に対し製造者が推奨するものに従って決定される。予期される荷重は構造上の分析によって決定される。軸方向ナックル軸受製造者が定めるように整備は不要または予測されない。上記のように、減衰力は式ＤＦ＝２μｒＷ／Ｌより表わされるであろう。
【００７１】
特別のパラメータを含む応用例、特に印刷機とともに使用される上記のスラブシステムと同様の応用例における地震応答の推定が可能である。このような計算による推定は、ある瞬間「ｔ」に対する以下の力学的等式に基づくものである。
【００７２】
【数１】
0003592086.tif 000002
【００７３】
上記の式中、以下の要素が用いられる。
「ａ」および「ｂ」−実験上のテストの結果得られた、粘性の減衰が線形的でないときの相対速度の係数および指数。（すなわち、流体圧ダンパが用いられるときには、印刷機スラブを含む特開平１０−７２９５０で述べられるように減衰力−速度テストを行なう必要がある。このようなテストより、相対速度の係数「ａ」およびその指数「ｂ」が決定される。）
Ｆ−集合体に直接加わる摩擦減衰力（粘性のダンパに対する摩擦によりおよび／または何らかの摩擦減衰要素により発生する可能性がある。）
Ｋ−ばね係数。振子分離の特殊なケースでは、「Ｋ」は以下の値を有する。
【００７４】
１）−ケーブルを使用するとき
Ｋ＝Ｋｏ  ＝Ｗ／Ｌ                                          （７）
２）−２つの固定された端部を備える可撓性ロッドが用いられるとき
Ｋ＝Ｋｂ  ＋Ｋｏ                                              （８）
３）−ロッドの対向する端部各々にナックル継手を設けたロッドを使用するとき、Ｋについて２つの値がある。
【００７５】
＊ナックルエレメントの旋回前（またはナックルエレメントの旋回が生じないとき）
Ｋ＝Ｋｂ  ＋Ｋｐ１                                                                                        （９）
＊ナックルエレメントの旋回中
Ｋ＝Ｋｐ２                                                  （１０）
ばね係数Ｋｂ  は、旋回が生じる前の、ロッドの両端部間の力と変位の比率に対応する。その値１２Ｅ１／ｌについては上記で示したとおりである。振子についてその長さに関する変位が小さい場合のばね係数の値は、これが支持する重量（Ｗ）を振子の長さ（Ｌ）で除算したものに等しい。
【００７６】
旋回前（ｌ）と旋回後（Ｌ）とで振子の長さは２つの異なる値をとるため、上記においてはばね係数としてそれぞれ「Ｋｐ１」および「Ｋｐ２」が指定されている。Ｋｏは、集合体をワイヤロープが支持している場合のように、振子の長さが変化しないときの振子のばね係数である。
【００７７】
簡単なケースについては、以下に示した簡約化した等式を用いて解くことができる。たとえば、ナックル継手における摩擦により生じる力が減衰力のみであるようなときは以下のとおりである。
【００７８】
【数２】
0003592086.tif 000003
【００７９】
この等式は図８（Ａ）から９で示した成分と同様の成分を有する双線形分離システムの場合に当てはまり、このシステムは、エルチェントロ地震の南北の成分の作用を受けるものであった。このテストは、０．５ｃｍから５ｃｍへと０．５ｃｍの増分で変化するμｒの値についての、分離された集合体の絶対加速度、相対速度および相対変位を得ることをめざしたものである。この例では、ｍ、Ｋｂ  、Ｋｐ１、Ｋｐ２およびＨｓは、以下のデータから計算された。
【００８０】
Ｗ＝６０，０００ｋｇ
Ｌ＝１５０ｃｍ
ｌ＝１１０ｃｍ
Ｄ＝７．５ｃｍ（ロッド直径）
ナックル減衰システムのみを用いた場合の結果は図１１（Ａ）−（Ｃ）に示される。
【００８１】
線形粘性減衰のみを考慮にいれた通常の場合について対応する等式は以下のとおりである。
【００８２】
【数３】
0003592086.tif 000004
【００８３】
この式は、双方の減衰システムの性能を比較するために、同じ上記の振子アイソレータシステムに適用された。結果は図１１（Ａ）から１２（Ｃ）に示される。
【００８４】
摩擦減衰力が発生するとき、またはこれが直接集合体に与えられるときのような特殊なケースについては以下のとおりである。
【００８５】
【数４】
0003592086.tif 000005
【００８６】
ナックル摩擦減衰力を利用するときには、流体圧ダンパは排除できる。上記のように、流体圧ダンパは旋回力を減衰するのに役立つが、流体圧ダンパの使用が旋回力の発生に寄与することを示唆する証拠がある。すなわち、このような傾向が生じるときには常に、その原因は減衰システムにより生じる不平衡な力である。したがって、流体圧ダンパを排除すれば、旋回力およびこれに対抗する必要性も排除できる。このコンセプトについては以下のように研究された。要約すると、ナックル摩擦減衰のみを利用することにより、減衰力は常に垂直の荷重に比例するものとなり、構造体の重心は作用力と同じになる。したがって、旋回（ねじれモーメント）は決して発生せず、これを補償する必要もない。
【００８７】
より具体的には、図１３は、重心Ｏに集中すると仮定される総重量Ｗを有し、反力ｒνが生じるいくつかの支持体を備える不規則形状の建築物を表わす集合体を示す。吊り下げられた支持体のばね定数は、垂直の荷重および振子部材の長さに依存することが証明されている。小さな変位については以下のとおりである。
【００８８】
ｋ＝ｒν／Ｌ                                              （１４）
ｒν  ＝  所与の支持体の垂直反力
Ｌ    ＝  振子部材の長さ
ＤＦ  ＝  システム全体の減衰力
ｄｆ  ＝  所与の支持体の減衰力
μ    ＝  ナックル継手すべての摩擦係数
ｒ    ＝  ナックルエレメントの半径
Ｋ    ＝  Ｗ／Ｌ＝集合体全体のばね定数
ｋ    ＝  ｒν／Ｌ＝集合体全体のばね定数
ＤＦ  ＝  ２μｒｋ＝μｒＷ／Ｌ
ｄｆ  ＝  ２μｒｋ＝２μｒ（ｒν／Ｌ）
ある方向の並進運動が生じるときは常に、すべての振子部材が同じ長さを有すると仮定すれば、すべての支持体における変位は同一であり、各支持体において同じ支持体における垂直反力ｒνに正比例する大きさの復元力が現われるであろう。同時に、垂直荷重ｒνに比例する減衰力も発生するであろう。したがって、水平方向の力はすべて垂直反力に比例するため、その結果は必然的に、垂直の力の結果として生じる同じ垂直面にあることにある。したがって旋回（動的ねじりモーメント）は存在しないと推測できる。
【００８９】
上記同時係属中の出願のように、本発明もまた、支持柱が載置される基礎の差動的沈降により生じる可能性がある差動的な垂直変位を検出するために、ロッドの下の末端部が接続される懸架されたスラブ３２の端縁部に沿う位置各々でのスラブ３２のレベルをモニタできる。記載された態様で、検出された高さの差はナットを回転させて関連する振子のロッドの相対的な高さを調整することにより補正される。
【００９０】
この点に関し、図１４は、スラブ３２での振子支持体接続位置各々での差動的な高さの変動をモニタするレベルモニタシステム１４８の概略図を示す。具体的には、センサ１５０−１、１５０−２…１５０−ｎが、システム２８の縦支持柱４６および４８にスラブ３２が接続する、隣接する対応の位置にある適切な検知場所にそれぞれ載置される。導管１５２は、支持スラブ３２の周囲に延在し、連続するセンサステーション１５０−１、１５０−２…１５０−ｎすべてを効果的に接続する。
【００９１】
ナックル減衰振子分離システム２９の第２および第３の実施例について次に説明する。これらの実施例は、各々が１つ以上のロッドを利用する複数の振子アイソレータを含む。アイソレータは、橋床を橋脚から分離させることによって橋脚が受ける地震外乱を減衰させ、橋床をこれに関する損傷から保護することに応用される。
【００９２】
図１５は、本発明に従う第２の実施例の側面図であり、単一のロッドナックル減衰地震振子アイソレータ１６０を含む。このアイソレータ１６０は、全体的には同一であるが互いに逆方向に向けられた第１および第２の支持体１６２および１６４を含む。図１６はその平面図であり、図１７はその斜視図である。
【００９３】
第１の支持体１６２は、第１の上部プレート１６６および第２の対向する下部プレート１６８を含む。各プレート１６６および１６８は矩形であり、第１のプレート１６６は第２のプレート１６８よりも小さい。第１の上部プレート１６６はまた、以下で述べるようにロッド１９４を受入れるための中央開口部１７０を含む。第１および第２のプレート１６６および１６８は、第１のプレート１６６から第２のプレート１６８へと外向きに分岐し、パイプの形状をとることが可能な第１および第２の間隔が置かれたアーム１７２および１７４により接続される。
【００９４】
第２の下部プレート１６８は、この好ましい実施例では橋脚１７８である基礎に取付けられる部材に複数のアンカー１７６を介して固く接続される。
【００９５】
第２の支持体１６４もまた、第１の上部矩形プレート１８０および第２の対向するそれよりも小さな下部矩形プレート１８２を含む。第２の下部プレート１８２は以下で述べるように同じロッド１９４を受入れるための中央開口部１８４を含む。この第２の支持体１６４の第１および第２のプレート１８０および１８２は同様に第２のプレート１８２から第１のプレート１８０に向かい外側に分岐する第１および第２の間隔が置かれたアームまたはパイプ１８６および１８８により接続される。第２の支持体１６４の第１の上部プレート１８０は、ここではひとつの梁１９３として図示される梁システムを含む橋梁または橋床１９２に、複数のアンカー１９０を介して固く接続される。
【００９６】
第１および第２の支持体１６２および１６４の間には、第１の支持体１６２の第１のプレート１６６、および第２の支持体１６４の第２のプレート１８２に形成された中央開口部１７０および１８４を通して受入れられる振子引張り部材またはロッド１９４が延在する。ロッド１９４の対向する端部１９６および１９８各々の近傍には、ソケット２０４および２０６それぞれに受入れられるナックルエレメント２００および２０２を各々が含む、整備不要の半球形スラスト軸受すなわちナックル継手１９７および１９９が形成される。さらに、各端部１９６および１９８はねじ切りされてナット２０８および２１０を支える。上記の部材各々は好ましくは鉄からなるものである。ナックル継手１９７および１９９の重心は２１２で示される。
【００９７】
本発明の実施例に対しいくつかの寸法が以下に記載されているが、これらの寸法は、橋の大きさおよび重量、橋が位置する地域で予測される地震活動などにより異なる可能性があるため、単なる例示である。
【００９８】
第１の支持体１６２の第２のプレート１６８および第２の支持体１６４の第１のプレート１８０の長さは約１．３７ｍである。これらのプレート１６８および１８０の幅は約０．６６ｍであり、厚みは約０．０３ｍである。第２の支持体１６４の第１のプレート１８２および第１の支持体１６２の第２のプレート１６６の長さは約０．８ｍであり、その幅は約０．３５ｍである。これらのプレートの厚みは約０．０３ｍである。各アーム１７２、１７４、１８６、および１８８の高さは約１．３ｍである。振子の有効長さ「Ｌ」は約１．５ｍである。第１および第２の支持体１６２および１６４がその高さに沿って重なり合うようにすることにより、かつこれらが振子引張り部材すなわちロッド１９４を共有するようにすることにより、装置の全体の高さをかなり小さくし建設を容易にできることがわかる。
【００９９】
図１８は、上記の本願の第２の実施例に従う複数の間隔が置かれた単一ロッド振子アイソレータ１６０を採り入れた橋２１４の斜視図である。振子アイソレータ１６０は橋梁２１６と橋脚１７８との間に位置決めされていることがわかる。
【０１００】
浮動スラブに関する上記の第１の実施例と同様、この第２の実施例もまた所望であれば上記のような図１４に示したものと同様のレベルモニタシステムを採用することができる。しかしながら、橋および高架道の場合、例としてカリフォルニア州北部の大部分におけるように、地震が起こった際に地面の優勢周期が１秒未満と予測されるようなときは常に、ナックル減衰振子分離システム２９が適切であろう。こうした短い優勢周期は通常、重大な沈下が予測されないような固い地盤で現われる。したがって、永久レベルモニタシステムは通常必要でない。設置および使用中に、レベルモニタシステムをナットを備えねじ切りされたロッドとともに用いて橋床のレベルを調整できる。２つのナックルで固定されるロッドの長さの調整が必要であれば、ロッドの一方の端部のみで行なうことができるであろう。
【０１０１】
図１９は、本発明に従うナックル減衰振子分離システム２９の第３の実施例の側面図であり、図２０は、その平面図であり、簡潔化のために橋床は削除されている。図２１は、図１９および２０に示された振子アイソレータの斜視図である。これらの図面が示しているように、第３の実施例は４ロッドナックル減衰振子アイソレータ２２０を含む。このアイソレータ２２０は、全体的には同一であるが対にされたものが互いに逆方向に向けられた第１から第４の支持体２２１、２２２、２２３および２２４を含む。具体的には、第１および第３の支持体２２１および２２３はアイソレータ２２０の上部分で位置決めされ、逆向きの第２および第４の支持体２２２および２２４に接続される。
【０１０２】
第１および第３の支持体２２１および２２３各々は、第１の上部プレート２２６および２２８ならびに第２の対向する下部プレート２３０および２３２を含む。プレート２３０および２３２各々は矩形であり、第１のプレート２２６および２２８は第２のプレート２３０および２３２よりも大きい。以下で述べるように、第１の上部プレート２２６および２２８でもまた、ロッド２８０、２８２、２８４および２８６を受入れるための２つの開口部２３４および２３６ならびに２３８および２４０がそれぞれその端部に形成される。第１および第３の支持体２２１および２２３の第１および第２のプレート２２６および２２８ならびに２３０および２３２は丈夫なＴ字形のボディ２４２および２４４により接続される。第２のプレート２３０および２３２各々は複数のアンカー２４６および２４８を介してこの実施例では橋脚２５０である基礎に取付けられた部材に接続される。第１および第３の支持体２２１および２２３の第１のプレート２２６および２２８は以下で述べるように、基礎すなわち橋床の梁に取付けられた部材に固定されないが、第２および第４の支持体２２２および２２４に取付けられる。
【０１０３】
第２および第４の支持体２２２および２２４もまた、第１の上部矩形プレート２５２および２５４ならびに第２のより大きな対向する下部矩形プレート２５６および２５８を含む。第２の下部プレート２５６および２５８は各々、以下で述べるように同じロッド２８０、２８２、２８４および２８６を受入れるための、各端部それぞれに１つずつ設けられた、２つの間隔があけられた開口部２６０および２６２ならびに２６４および２６６を含む。これら第１および第２のプレート２５２、２５４、２５６および２５８は同様に、Ｔ字形のボディ２６８および２７０により接続されるが、図１９に示された第１および第３の支持体２２１および２２３の「Ｔ」に対しては逆である。第２および第４の支持体２２２および２２４の第１の上部プレート２５２および２５４は、梁システムを含む橋床２７６に、複数のアンカー２７２および２７４を介して固く接続されるが、ここでは梁システムとして１つのビーム２７８が示されている。
【０１０４】
第１および第３の支持体２２１および２２３ならびに第２および第４の支持体２２２および２２４の端縁部の間には、第１および第３の支持体２２１および２２３の第１のプレート２２６および２２８、ならびに第２および第４の支持体２２２および２２４の第２の下部プレート２５６および２５８に形成された開口部２６０−２６６を通して受入れられる、４つのスチールロッド振子引張り部材２８０、２８２、２８４および２８６が延在する。各ロッド２８０−２８６の対向する端部各々に、上記で述べたように、各々が、ナックルエレメント２８８ａ、２８９ａ、２９０ａ、２９１ａ、２９２ａ、２９３ａ、２９４ａ、２９５ａおよび対応するソケット２８８ｂ、２８９ｂ、２９０ｂ、２９１ｂ、２９２ｂ、２９３ｂ、２９４ｂ、２９５ｂを含む、整備不要の半球スラスト軸受すなわちナックル継手２８１ａ、２８１ｂ、２８３ａ、２８３ｂ、２８５ａ、２８５ｂ、２８７ａおよび２８７ｂが形成される。さらに、各々のロッドの端部もまたねじ切りされナット２９６ａ、２９６ｂ、２９８ａ、２９８ｂ、３００ａ、３００ｂ、３０２ａおよび３０２ｂを支える。好ましくは上記部材各々は鉄から形成される。
【０１０５】
橋床梁２７８の幅は約０．６ｍである。橋脚２５０の幅（図１９に示す）は約０．０８ｍである。第１および第３の支持体２２１および２２３の第１の上部プレート２２６および２２８の長さ、ならびに第２および第４の支持体２２２および２２４の第２のプレート２５６および２５８の長さは約１．８ｍである。第１から第４の支持体の高さは各々約１．１ｍである。「振子有効長さ」すなわち「Ｌ」もまた約１．５ｍである。第１および第３の支持体２２１および２２３をその高さに沿って第２および第４の支持体２２２および２２４と重ね合わせることにより、かつこれらがロッド２８０、２８２、２８４および２８６という共通の振子引張り部材を有するようにすることによって、振子有効長さＬをかなり小さくし建設を容易にすることができることがわかる。
【０１０６】
図２２は、本発明の第３の実施例に従う、複数の間隔を設けられた４ロッドアイソレータ２２０を採り入れた橋３０４の斜視図である。振子アイソレータを床３０５と各橋脚２５０との間に位置決めできることがわかる。各々のアイソレータ２２０は同一である。
【０１０７】
上記の第１および第２の実施例と同様、この第３の実施例でも所望であればレベルモニタシステムを利用することが可能であるが、通常はこれは不要であろう。橋床２７６は必要に応じてナットを調整することによって水平にできる。
【０１０８】
上記第２および第３の実施例のようにこの振子アイソレータシステムを橋または高架道において利用することにより、以下の利点が得られる。
【０１０９】
１．すべてのアイソレータについて振子の長さ「Ｌ」が同一であるため、システムの減衰力および復元力は垂直の荷重Ｗに比例し、したがって、橋床の旋回は生じない。
【０１１０】
２．橋床の加速は地面の加速の７０％から９０％低減可能である。
３．水平の残余の変位が非常に小さい。これは最大値が式Ｕｏ＝±２μｒにより得られるランダムな数であろう。
【０１１１】
４．振子アイソレータに対し適切な配置を選択することにより、このシステムを新築の際に、および既存の橋または高架道の改築の際にうまく用いることができる。高速道の通行を妨げることなく改築が可能である。上記のスラブの実施例で述べたように、振子アイソレータに対し流体圧ジャッキを用い次に機械ナットを調節することにより徐々に荷重を行なうことができる。
【０１１２】
５．長い橋では伸縮継手の間隔が非常に大きくなる可能性があるが、橋の新築の多くの場合において伸縮継手を完全に排除することができる。
【０１１３】
６．振子アイソレータは工場で容易に製造可能であり、その後橋の建築現場で設置できる。
【０１１４】
最後に、関連の特許について先に述べたインターロックシステムを、特に風によって生じる水平方向の力がナックルの摩擦力よりも大きいと予測されるようなときには、ここで説明した本発明を高層の建築物に応用する際に、用いることができる。特殊な状況ではまた、これらの特許において述べられたような流体圧減衰システムを用いることも望ましいであろう。
【０１１５】
これらのシステムの変形を効果的に同様の応用例および多種の建築物、橋および他の構造体に対して実現することができるであろう。したがって、当業者にとっては、本発明のシステムから多数の変形例および適用例が生まれることは明らかであり、したがって、前掲の特許請求の範囲では、本発明の真の精神および範囲内のこのような変形例および適用例すべてを包含することが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】上記特許に従う構造体安定化システムを採り入れた構造体および関連の支持基礎の概略的な端面立面の断面図である。
【図２】荷重を支えるスラブ、およびスラブのための振子型減衰システムを採り入れた、本発明の第１の実施例に従う、建築物（支持フレーム）構造体の概略的な端面立面の断面図である。
【図３】図２の線３−３に沿う、支持フレーム構造体およびスラブの概略的な平面図であり一部は断面を示す。
【図４】第１の実施例に従う、縦支持柱の上部分、ならびに振子ロッドの上端部を支持する関連の横方向および斜め方向の梁の部分図である。
【図５】図４に示すものと同様の、構造体の上部分の拡大部分図である。
【図６】本発明に従う、振子ロッドの上端部におけるナックルエレメント／ソケットの組合せの側面断面図である。
【図７】スラブの対応する端縁部分における、振子ロッドの下端部のナックルエレメント／ソケットの組合せの斜視図である。
【図８】（Ａ）はナックル減衰力の説明に役立つ、対応するソケットそれぞれに係合する対向する端部のナックルエレメントを備えるロッドの概略図であり、（Ｂ）はこれもナックル減衰力を説明するのに役立つ概略図である。
【図９】ロッドの対向する端部のナックルエレメントの相対変位の概略図である。
【図１０】ナックルエレメントの相対変位後に加えられることが可能な復元力を示す図である。
【図１１】（Ａ）−（Ｃ）はナックル減衰を用いる際の、分離システムについてのピーク絶対加速度、相対速度および相対変位それぞれを示すグラフの図である。
【図１２】（Ａ）−（Ｃ）は、粘性（流体圧）減衰を使用する際の、図１１（Ａ）−（Ｃ）に示されるのと同じピーク応答を示すグラフの図である。
【図１３】本発明に従うナックル減衰システムを備えた不規則な形状の建築物に対しねじりモーメントがない場合を示す図である。
【図１４】本発明とともに使用されるレベルモニタシステムの概略図である。
【図１５】単一ロッドナックル減衰橋地震アイソレータを含む、本発明に従う第２の実施例の側面図である。
【図１６】図１５に示した単一ロッドナックル減衰橋地震アイソレータの平面図である。
【図１７】図１５および１６に示したアイソレータの斜視図である。
【図１８】本発明の第２の実施例に従う間隔が設けられた単一ロッドアイソレータを複数採り入れた橋の斜視図である。
【図１９】４ロッドナックル減衰橋地震アイソレータを含む、本発明に従う第３の実施例の側面図である。
【図２０】図１９に示した４ロッドナックル減衰橋地震アイソレータの平面図である。
【図２１】図１９および２０に示したアイソレータの斜視図である。
【図２２】本発明の第３の実施例に従う複数の間隔が設けられた４ロッドアイソレータを採り入れた橋の斜視図である。
【符号の説明】
２８  振子構造体安定化システム
２９  ナックル減衰双線形分離システム
３２  スラブ
４６  支持柱
５２  壁
６０  振子支持アイソレータ
８４  梁
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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