(57)【要約】【課題】長期間放置された状態で巨大地震を受けても転倒せず、通常の地震波に対する免震効果と長周期地震波に対する共振抑制効果を併せ持つような、免震墓石を提供すること。【解決手段】竿石（上部墓石）１の底面に幅広い取付板２を固着し、取付板２の底面中心部を中間墓石３に固定したリンクボール（球面軸受）９によって支持し、加えて取付板２の少なくとも四隅と中間墓石３の間に粘弾性体ブロック５を装備した。リンクボールによって、竿石１は地震動と逆方向の回転運動を行うが、その回転運動は粘弾性体ブロック５により抑制される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
竿石（上部墓石）の底面に幅広い取付板を固着し、前記取付板の底面中心部を、中間墓石に固定したリンクボールによって支持し、
加えて、前記取付板と中間墓石の間に、複数個の粘弾性体ブロック、又はドーナッツ状の粘弾性体１個を装備したことを特徴とする免震墓石。
【請求項２】
請求項１に記載した免震墓石において、
前記粘弾性体ブロックを、積層ゴム又は積層粘弾性体に置き換えたことを特徴とする免震墓石。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の免震墓石において、
リンクボールと複数個の粘弾性体ブロックから成る免震装置を、竿石と中間墓石の間ではなく、中間墓石と土台墓石の間に設置したことを特徴とする免震墓石。
【請求項４】
請求項１、２又は３に記載の免震墓石において、
中間墓石を省略し、リンクボールと複数個の粘弾性体ブロック、又はリンクボールと複数個の積層粘弾性体から成る免震装置を、竿石と土台墓石の間に設置したことを特徴とする免震墓石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、墓石免震装置に係わり、あらゆる水平方向から到来する地震動によって、上部墓石（竿石）が転倒・破損するのを回避するための免震装置に関する。この免震装置を装備した墓石全体を、免震墓石と呼ぶことにする。
【背景技術】
【０００２】
あらゆる水平方向から到来する地震動を受けて、細長い竿石が転倒あるいは破損することを防ぐために、いくつかのタイプの免震墓石が提案されている。
【０００３】
機械や建築構造物に用いられる免震装置は、一般的には、地震後に機械や構造物を元の位置に復帰させるための元位置復帰用ばね機構と、振動抑制用減衰機構（ダンパー）、とを備えている。
【０００４】
かかる免震装置の代表例は、免震建物によく用いられている積層ゴム（特にばねとダンパーの両方の性能を備えた積層ゴム）である。
「積層ゴム」とは：薄い鋼板と薄いゴム板を交互に積み重ねて接着したもの。上下方向には非常に硬く、水平方向には非常に柔らかい特性を有する。
【０００５】
竿石を積層ゴムで支持した免震墓石としては、下記特許文献１の免震墓石が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１２０２６５号公報
【０００７】
上記特許文献１に記載の免震墓石では、上部墓石（竿石）は、その底部面積よりも大きな水平面積を持つ積層ゴムを介して墓台に支持されおり、免震効果が高く、施工が容易な免震墓石であるとされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１に記載の免震墓石では、竿石と積層ゴム及び積層ゴムと墓台の間を固着するのに接着剤を使用している。これにより、加工に掛かる手間及び費用を低減できるとしている。
しかしながら、墓石は屋外に置かれているので、一年中太陽光や、雨や、雪などを受け、長年に亘り放置しておくと、接着剤や免震ゴムそのものが劣化し、接着剤が剥がれたり、ゴムの弾性が低下したりすることが考えられる。
このような状況で巨大地震を受けると、竿石が傾いたり、落下したりすることが想定される。
（発明の目的）
【０００９】
本発明は、長期間放置されたままの状態で巨大地震を受けても、竿石の転倒・破損が起こりにくい免震墓石を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係わる免震墓石では、竿石底部にその底部面積よりも大きな水平面積を持つ取付板を固着し、前記取付板の底面中心部を、前後左右に回転運動可能なリンクボール（球面軸受）を介して墓台上に支持すると共に、前記取付板の少なくとも四隅と墓台上の間に、弾性体（ばねとダンパーの性質を有するもの）のブロックを取り付けるという構成を採っている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、墓台に対する、竿石の前後左右方向への並進的な動きは拘束されるが、竿石の前後左右方向への回転運動は可能となり、この竿石の回転運動が粘弾性体ブロックによって抑制されることになる。
リンクボールは硬い金属で製作されているので、長年放置されても、竿石と取付板の前後左右方向への並進運動を拘束する能力が低下することはない。又、長期間の放置によって粘弾性体と墓台との接着が剥がれても、竿石の回転による圧縮力を受ける能力は残っている。従って、長期間放置された墓石が巨大地震を受けても、竿石が転倒することはない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の免震墓石の実施形態を示す正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った平面断面図である（円柱状粘弾性体を用いた場合）。
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿った平面断面図である（四角柱状粘弾性体を用いた場合）。
【図４】本発明に用いる、市販のリンクボールの一例を示す正面断面図である。
【図５】地震時における免震墓石の揺れ方を示す（従来の積層ゴムを用いた場合）。
【図６】地震時における免震墓石の揺れ方を示す（接着した回転型免震装置を用いた場合）。
【図７】地震時における免震墓石の揺れ方を示す（接着しない回転型免震装置を用いた場合）。
【図８】免震墓石振動系の運動方程式及び固有周期を導出するのに必要な、解析モデルと記号を示す（従来の積層ゴムを用いた場合）。
【図９】免震墓石振動系の運動方程式及び固有周期を導出するのに必要な、解析モデルと記号を示す（本発明の回転型免震装置を用いた場合）。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図１乃至図７を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態における正面図を示したものである。竿石１の下部には、竿石１の底面積よりも大きな水平面積を持つ取付板２が固着されており、この取付板２の底面中心部は、リンクボール（球面軸受）９を介して中間墓石３に支持されている。又、取付板２の四隅は、弾性体ブロック５によっても支持されている。
竿石１と取付板２の固着には、ボルトが用いられる（図示せず）。
図１では、墓台は土台墓石４の上に中間墓石３を固着した構成となっているが、土台墓石４のみであってもよい。
【００１５】
図４は、市販のリンクボール９の一例を示したものである。リンクボール９は、一般的には、上部ボルト（おねじ部）９ａと、フランジ部９ｂと、鋼球９ｄと、ホルダー９ｅと、ホルダー９ｅの下部に切られためねじ部９ｆと、変形可能なブーツ部（弾性体）９ｃ、とによって構成されている。
ブーツ部９ｃは特殊合成ゴム製であるが、その他の部分は特殊合金製である。上部ボル９ａとフランジ部９ｂ、及びフランジ部９ｂと鋼球９ｄは固着されており、その固着したもの全体はシャンク部と呼ばれている。又、鋼球９ｄとホルダー９ｅの間にはグリース（図示せず）が封入されている。
このような構成により、シャンク部はホルダー９ｅに対して、任意の方向にスムーズに傾く（回転する）ことができる。
【００１６】
リンクボール９の下部は、ねじ、又は棒状突起（図示せず）と接着剤によって中間墓石３に固着されている。又、リンクボール９の上部のボルト（おねじ）９ａは、取付板２を貫通しており、ワッシャー８を介してナット７により取付板２に固定されている。
リンクボール９の、取付板２への取付けを可能にするために、竿石１の下部には、スパナでナット７を回転させるのに十分な大きさの穴６が開けられている。
【００１７】
図２は、図１のＡ−Ａ線の矢印方向から見た平面断面図である．図２は円柱状の粘弾性体を複数個用いた場合である。
【００１８】
図３は、図１のＡ−Ａ線の矢印方向から見た平面断面図であり、四角柱状の粘弾性体を複数個用いた場合である。
【００１９】
図２、３における個々の円柱状粘弾性体及び四角柱状粘弾性体は、一つのブロックであってもよいし、薄い金属板と粘弾性板を交互に積み重ねて接着した積層状のもの（図５に示した積層ゴムのような形状のもの）であってもよい。
粘弾性体の形状は、円柱及び四角柱以外の柱状ブロックであってもよい。
又、粘弾性体の数は四つ以上であってもよいし、ドーナッツ状のもの（図示せず）を一つ用いてもよい。
【００２０】
図５は、竿石を積層ゴムで支持した場合の、地震時における竿石の揺れ方を示した図である。積層ゴムを用いた場合、水平地震動を受けた時、竿石はほぼ水平に振動する。
【００２１】
図６は、竿石を本発明の回転型免震装置で支持した場合の、地震時における竿石の揺れ方を示した図である。図６では、取付板２と粘弾性体５は接着されている。この墓石が水平地震動を受けた時、竿石は墓台の水平振動とリンクボール回りの回転運動が合成された運動を行うことになる。
【００２２】
図７は、図６と同様に、竿石を回転型免震装置で支持した場合の地震時における竿石の揺れ方を示している。図７では、取付板２と粘弾性体５は接着されていないが、竿石の運動は図６の場合と類似である。図７の場合において、粘弾性体５の硬さ（ばね定数）を２倍にすれば、図６の場合とほぼ同等の免震性能を持つことになる。
【００２３】
図５の積層ゴムを用いた場合、既に数多く実用化されている免震建物あるいは免震テーブルの場合から推定すると、竿石振動系の固有周期を通常の地震波の卓越周期（０．１〜１秒）よりも大きく、２〜４秒程度に設計すると、竿石１の揺れる方向は土台墓石の揺れ方向と逆になり、揺れの大きさは土台墓石の１／５〜１／１０程度に低減すると思われる。
「卓越成分」とは：地震波は種々の周期を持つ波が合成された不規則波であるが、その内の特に強い周期成分を「卓越成分」と言う。一般には、一つの地震波に、複数の卓越成分が含まれている。又、卓越成分の周期が２秒以上の地震波を長周期地震波と呼んでいる。
【００２４】
一方、本発明の図６、７の場合では、竿石振動系（回転振動系）の固有周期を通常の地震波の卓越周期よりも大きく、２〜３秒程度に設計すると、竿石１の揺れ方は墓石土台の揺れと逆方向の回転運動となり、揺れの角度は転倒角度よりもかなり小さくなることが推定される。
【００２５】
（免震墓石系の運動方程式及び固有周期について）
次に、図８、９を参照して、免震墓石系の設計及び地震応答解析を行う際に必要となる、運動方程式と固有周期を導出する。
【００２６】
（積層ゴムを用いた場合の解析モデル）
図８は、積層ゴムを用いた竿石振動系（図５）の、ｘ方向（左右方向）の運動方程式及び固有周期を導出する際に必要となる、振動解析モデルを示している。
図８において、ｋ１，ｃ１は、それぞれ積層ゴム１個当たりの水平方向ばね定数と粘性減衰係数を表す。竿石は、左右方向の運動のみを行う場合で考える。
【００２７】
（積層ゴムを用いた場合の運動方程式と固有周期）
竿石を４個の積層ゴムで支持した場合を考える。竿石の質量をｍとし、竿石の絶対変位をｘ、ｘ方向地震入力変位をｚとすると、竿石の水平運動の運動方程式は式（１）となる。
（式１）
2018145639.tif 000003
・・・・・（１）
上式を、竿石と墓台の間の相対的な変位u（＝x−z）を用いて表すと、式（２）となる。
（式２）
2018145639.tif 000004
・・・・・（２）
式（２）より、減衰を無視したときの竿石振動系の固有周期Tnは、式（３）で与えられる。
（式３）
2018145639.tif 000005
・・・・・（３）
【００２８】
（回転型免震装置を用いた場合の運動方程式と固有周期）
図９は、本発明のリンクボールと粘弾性体から成る、回転型免震装置を用いた場合の解析モデルである。図９において、ｍは竿石の質量を表し、ｋ２、ｃ２は、それぞれ粘弾性体１個当たりの上下方向のばね定数と粘性減衰係数を表す。又、ｈは竿石の重心Gの高さ、２ｂは竿石の幅を表し、ＩＯ はリンクボール支持点（O点）回りの竿石の慣性モーメントを表す。
竿石を４個の粘弾性体で支持した場合を考える。竿石の回転角をθとし、θが小さい場合を考えると、竿石の回転運動の運動方程式は式（４）となる。
（式４）
2018145639.tif 000006
・・・・・（４）
式（４）において、ｇは重力の加速度を表す。又、εの値は、取付板２と粘弾性体５が接着されている場合と接着されていない場合で異なり、接着されている場合はε＝２、接着されていない場合はε＝１となる。
式（４）より、減衰を無視したときの竿石振動系の固有周期Tnは、式（５）のように求まる。
（式５）
2018145639.tif 000007
・・・・・（５）
【００２９】
（長周期地震動に対する対策）
本発明の免震墓石に、０．１〜１秒の卓越周期を持つ通常の地震波（１９９５年阪神大震災の時の地震波、２００４年新潟県中越地震の時の地震波、或いは２０１１年東日本大震災の時の地震波等）が作用すると、竿石の回転振動はかなり小さくなり、免震効果を持つことになる。
しかしながら、この免震墓石に、２〜３秒の卓越周期成分を持つ長周期地震波（例えば、１９６４年６月に発生した新潟地震波）が作用すると、地震波の卓越周期と免震墓石の固有周期がほぼ一致するので、竿石振動系が共振を起こし、竿石が大きく振動しようとする。
【００３０】
長周期地震波によって竿石振動系が共振し、大きく振動しようとしても、粘弾性体ブロックがストッパーの役目を果たし、粘弾性体の最大圧縮変位以上に変位することはない。固有周期の点から考えると、粘弾性体ブロックを圧縮した場合には、変位が大きくなる程硬くなる（ばね定数ｋが大きくなる）ので、竿石振動系の固有周期も徐々に大きくなって行き、共振が回避されることになる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
新聞等の報道によると、近い将来に、東海地震、東南海地震、南海地震、あるいは首都直下型地震などの巨大地震が発生することが、予測されている。
本発明の免震墓石は、粘弾性体が劣化しない間は、通常の地震波のみならず、長周期地震波に対しても振動抑制効果が期待できる。又、長期間放置された状態でも、巨大地震時に転倒・破損する恐れが少ないので、幅広い地域で利用される可能性を有する。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・・竿石（上部墓石）
２・・・・取付板
３・・・・中間墓石（墓台）
４・・・・土台墓石（墓台）
５（５ａ，５ｂ，５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈ）・・・粘弾性体
６・・・・竿石中空部
７・・・・取付ボルト
８・・・・ワッシャー
９・・・・リンクボール
１０・・・・鋼板
１１・・・・ゴム板
１２・・・・積層ゴム
【図１】
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【図２】
2018145639.tif 000009
【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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