まとめ

φ500mmのLRBを用いた繰返し加力試験を実施した。繰返し加力試験では、最大せん断ひず み量、最大加力速度、面圧をパラメータとした正弦波加力、最大せん断ひずみを200%に基準化し た4種類の地震応答波加力および引張領域を跨ぐ水平方向・鉛直方向の2方向同時加力を行い、

試験体内部の温度変化とLRBの力学特性を計測した。本試験から得られた知見を以下に示す。

1) 試験体内部に鉛プラグ中央部を含む7個の熱電対を設置し、殆どの試験ケースにおいて試験体 内部の詳細な温度変化を計測することが出来た。また、熱電対の抜出し量を計測することで、

再現解析の精度向上に資する記録を取得した。

2) 試験体内部の温度記録を使用し、試験体各部における熱エネルギーの総和と履歴吸収エネルギ ーを比較することで、鉛プラグの発熱範囲が連結鋼板間の鉛プラグ全体となること、鉛プラグ の発熱は主として半径方向の積層ゴム部に伝導していることを確認した。

3) LRBの温度－降伏応力度関係において、せん断ひずみ、加力速度および面圧の依存性が無いこ

とを確認した。但し、鉛プラグの降伏応力における速度依存性から、既往の提案式およびメー カー式には加力速度の適用範囲があることを確認した。

4) 降伏応力度算出時の鉛プラグ温度に発熱範囲の平均温度を使用することで、動的加力時では既 往の提案式、静的加力時ではメーカー式の温度―降伏応力度関係を用いて鉛プラグの履歴曲線 を安全側に評価できることを確認した。また、鉛プラグの平均温度を使用して発熱範囲の熱エ ネルギーを評価することで、履歴吸収エネルギーとの釣合いが取れることからも、降伏応力度 算出時の鉛プラグ温度に平均温度を使用することは適当であると考えられる。

5) 4)において、試験結果の温度－降伏応力度関係は、200℃程度まで既往の提案式と同様の傾向を

示しているが、200℃から融点に近い 300℃程度まで温度上昇した際には、試験結果の鉛プラ グの降伏応力度は約4N/mm²に収束するのに対し、既往の提案式は鉛プラグの温度の上昇に伴 い降伏応力度を漸減させており、提案式は試験結果を再現できていない。よって、鉛プラグの 降伏応力度を約4N/mm²に収束した温度－降伏応力度関係を用いることで、長周期・長時間地 震動などの過大な繰返し変形による温度上昇が生じる際、降伏応力度が必要以上に低下し、免 震装置の応答が増大することを防ぐことで、合理的な設計が期待できる可能性がある。

6) 入力条件が異なる繰返し加力を受けたLRB の加力後温度変化は概ね一致しており、繰返し加 力により熱物性値は変化せず、鉛プラグと積層ゴム部における境界面の接触状態は加力条件に 依らず同じになるものと考えられる。

7) 単位体積吸収エネルギー量と降伏応力度低下率の関係について、評定式は試験結果を安全側に 包絡できることを確認したものの、広い範囲でLRB の放熱影響や降伏応力度の低下による吸 収エネルギー量の減少影響を安全側に考慮しているため、精算法を使用した方が合理的な設計 が可能であると考えられる。

8) 50mを超える累積変形を受けた場合や鉛プラグに300℃程度の発熱温度が生じた場合であって

も、プラグ温度が常温まで低下することで力学特性が同じとなること、また、水平方向に線形 限界ひずみ相当の繰返し変形を、鉛直方向に引張領域と圧縮領域を横断する繰返し変形を与え た同時加力試験においても、LRBが適切に動作することを確認し、従来、実験的に確認されて いない熱・荷重状態におけるLRB の力学特性を把握することで、装置の健全性確認範囲を拡

充した。

【2章 参考文献】

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