粘弾性ダンパーは 3 つの接着層で減衰を実現

外側から見ると単純な材料のサンドイッチのように見える減衰装置でも、負荷がかかったときにこれらの層がどのように相互作用するかという重要なエンジニアリングの複雑さが隠されている可能性があります。あ 粘弾性ダンパー は、粘弾性制振材と拘束鋼板の交互層を接着剤層で接着して構築されており、これら 3 つのコンポーネントのそれぞれが、完成したデバイスが地震荷重下でどのように機能するかに異なって寄与します。拘束層が組み立てられた挙動をどのように変化させるかを考慮せずに、コア制振材の公表されている特性のみを評価する購入者は、完成した粘弾性ダンパーが実際に提供するものと一致しない性能期待を抱くことになることがよくあります。

完成したダンパーが素材単体とは異なる挙動を示す理由

粘弾性ダンパーの中心にある減衰材料はエネルギー散逸の仕事の大部分を担いますが、拘束する鋼板と接着層はそれ自体でエネルギーをほとんど消費しません。つまり、組み立てられたダンパーの損失係数は、単独でテストされた粘弾性材料の損失係数よりも小さくなります。完全なアセンブリの機械的特性は減衰材料単独と同等に扱うことができないため、購入者が製造業者が述べた生の粘弾性材料の特性のみに基づいてサプライヤーを評価すると、完成したダンパーの性能を過大評価する危険があります。コンポーネントレベルの材料仕様ではなく、完全に組み立てられたデバイスに関するテストデータをリクエストすると、期待されるパフォーマンスをより正確に把握できます。

ヒステリシスカーブの種類を正しく読み取る

粘弾性ダンパーのヒステリシス曲線は、線形、変形軟化、変形硬化の 3 つの一般的なカテゴリのいずれかに分類され、それぞれが地震動下でダンパーがサイクルする際の荷重と変形の間の異なる関係を表します。実際のダンパーが軟化または硬化挙動を示すときに線形関係を仮定すると、意味のある異なる予測構造応答が生成される可能性があるため、この分類は建物の応答をモデル化する構造エンジニアにとって重要です。購入者は、すべての粘弾性ダンパーが荷重下で同様に動作すると仮定するのではなく、構造解析モデルに組み込む前に、特定のダンパー モデルにどのヒステリシス カテゴリが適用されるかを確認する必要があります。

平面ダンパー構成と円筒ダンパー構成

粘弾性ダンパーには通常、平面タイプと円筒タイプの 2 つの物理的形状があり、その選択は一般に、特定の構造接続点で利用可能な取り付け形状によって決まります。平面構成の粘弾性ダンパーは通常、対角線やヘリンボーン ブレース接続など、より平らな取り付け面を持つ場所に適していますが、特定の梁と柱の接合用途には円柱構成の方が適している場合があります。購入者は、ダンパーの形状を選択する前に、利用可能な接続形状について構造エンジニアと話し合う必要があります。これは、間違った構成を狭い接続スペースに組み込むと、多くの場合、コストのかかる再設計が必要となるためです。

このダンパータイプの取り付け場所

粘弾性ダンパーのせん断変形は、特に斜めブレース、ヘリンボーン ブレース、梁と柱の接合部、トラスの下弦材、または隣接する建物間の隙間など、隣接する要素間で相対運動が生じる構造内の場所で発生します。構造層間で変位が発生すると、ダンパーの粘弾性材料がこのせん断変形を受け、入力振動エネルギーが消散し、構造全体の振動応答が低下します。配置の決定では、地震動中に構造物が自然に最大の相対変位を発生する場所を考慮する必要があります。これは、変位の低い場所に設置されたダンパーは、変位の高い場所に設置されたダンパーよりも全体のエネルギー散逸への寄与がはるかに小さいためです。

ヒステリシス曲線の挙動の比較

壁パネルとその他の構成の選択

壁パネルの粘弾性ダンパーは、その間の空間を埋める粘弾性材料を備えた上下の鋼板で構成されており、この構成は、特に地震時に建物の構造層が相互に移動する際の水平方向のせん断変形を通じてエネルギーを散逸します。この構成を筋交い設置型の代替案と比較して評価する購入者は、プロジェクト全体の配置計画を最終決定する前に、利用可能な壁スペース、建築上の制約、構造の予想される変形パターンが壁パネルの水平せん断機構とどのように一致するかを考慮する必要があります。両方の構成に精通している構造エンジニアは、通常、建物内のどの位置に壁パネルが適しているかを特定できます。 粘弾性ダンパー ブレースで取り付けられた平面または円柱タイプと比較して、各接続点を最初から個別に評価するよりも効率的です。