Advanced照明ポール制振装置プレゼン資料(メイン)
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Advanced照明ポール制振装置プレゼン資料(メイン) Advanced照明ポール制振装置プレゼン資料(メイン) Presentation Transcript

  • Advanced 照明ポール制振装置について (川崎市 大師橋 照明ポールを主な例として) (株)飯島建築事務所 (株)飯島建築事務所
  • 現状の照明ポールの問題点 現在の JIL による照明ポールの設計は, 静的な風荷重のみ考慮した許容応力度設計 である 照明ポールの 振動を考慮していない        ・ 交通振動        ・ 風による共振 繰り返し荷重による疲労破壊を考慮できていない
  • ○ 風圧力による単純曲げ応力のみと仮定 START 従来の設計フロー (株)飯島建築事務所 P: 風圧力 q: 速度圧 V: 風速 ( 60m/s ) c: 風力係数 A: 受圧面積 風圧力算定 ( 静的 ) P = c ・ q ・ A q = V 2 /16 仮定断面設定 応力計算 NG OK END 設計荷重設定 (室戸台風より) 瞬間? 10 分間平均? σ = M/Z ○ 切欠部の考慮 ○ 45 度方向の考慮 断面算定 σ < 許容応力度
  • 新設計法 START (株)飯島建築事務所 振動計測 制振装置 or 断面 UP ? NG ポールの設置条件での設計荷重の算定 ・ 風荷重( Level 1 , Level 2 :再現期間) ・ 交通振動 ・ etc 設計 クライテリア ・応力 * ・変位 ・加速度 仮定断面 ポールの振動性状 ・固有値解析 ポールの動的解析 ・風応答解析 ・交通振動応答解析 断面算定 疲労設計 END OK
  • 現行基準における 高さ 10m 程度のポールの固有周期(概算) 大型車両通過時の橋梁の上下振動(川崎市 大師橋) 応答スペクトル 計測地点 川崎市 大師橋 ポールの固有周期 ポールの振幅 ポールの肉厚を上げることによる影響 (株)飯島建築事務所 肉厚を現行基準の倍にした 高さ 10m 程度のポールの固有周期(概算) Advanced 制振装置によってポールに減衰を付加した高さ 10m 程度のポールの固有周期(概算) 固有振動数が短周期化したことにより、 加速度・速度・変位の振幅が増大 固有振動数を変化させずに、応答振幅のみ低下させる。
  • 設計荷重の算定の現状 (株)飯島建築事務所 風荷重 従来設計時の風速は 60m/sec としている    ・室戸台風(再現期間 100 年以上 ? )を対象としている    ・瞬間風速 or10 分間平均風速のどちらを対象としたか明確でない    ・ 静的荷重としているため,共振風速についての考慮されていない 再現期間を考慮した動的風荷重に対する検討が必要    ・ Level 1 (再現期間 50 年), Level 2 (再現期間 100 年)    ・空間相関法(坂本ら)などの模擬風圧力作成手法 現状の知見で ある程度 の数値解析による動的な検討は可能
  • 設計荷重の算定の現状 (株)飯島建築事務所 交通振動 従来では全く考慮されていない 橋梁上の交通振動は主に      ・ジョイント部での車両の飛びはね      ・ピアとの相対位置    移動点振源モデルによる検討は不適当である(西阪ら) 橋梁タイプ毎の交通振動 Data Base の構築が必要 交通振動 Data Base に基づく模擬交通振動作成手法の構築が必要 現状では計測に依存せざるを得ない
  • 計測ポール (株)飯島建築事務所 大師橋全景(川崎側から) ポール2 8-13:ポール2   交通振動が大きい地点のポール ポール1 8-15:ポール1   比較的交通振動が小さい地点のポール 川崎側 東京側 多摩川 計測ポールの位置
  • 振動計測方法 (株)飯島建築事務所 計測対象 振動レベル計 ポール頭部 データ収録装置
  • ポール2 (交通振動の影響が大きい) ポール1 (比較的交通振動の影響が小さい) 計測波形 (株)飯島建築事務所
  • 平均フーリエスペクトル (株)飯島建築事務所 ポール2 (交通振動の影響が大きい) ポール1 (比較的交通振動の影響が小さい)
  • まとめ(計測) (株)飯島建築事務所 ・交通振動によってポール灯具では 600gal 程度の上下加速度が加わる ことがある ・交通振動に起因するポールの振動は、 上下入力動による灯具の上下動 とそれに連成する 面内水平動 が 支配的 になる。  風入力による水平動を対象とした 従来の制振装置で対応することは極めて困難である ・照明ポールの 卓越振動数は広帯域にわたって複数存在する
  • 制振の概念 非制振 制振 (株)飯島建築事務所 振り子を逆さに振る TMD   ある特定の振動数のみ有効 ブレーキ機構を設ける ダンパー   装置の両端で相対変位が必要
  • 制振装置(数学モデル) (株)飯島建築事務所  照明ポールの 卓越振動数は広帯域にわたって複数存在する 。そこで、制振装置は広帯域にわたって制振効果が期待できる 「非衝突型」振り子型ダンパー を考案した 制振装置数学モデル 従来型の衝突型制振装置 * とは違い 精度の高い数値シミュレーション、設計が可能 * 例えば、チェーン衝突型ダンパーや鋼球衝突型ダンパーなど 制振装置特性 ポール頭部に設置 TMD ( 5Hz にチューニング) 新規開発装置
  • Advanced 制振装置 (株)飯島建築事務所 mass Oil Damper mass Roller Restoring force Spring Restoring force Spring 数学モデル化による動的解析が容易
  •  
  • 制振時 非制振時 シミュレーション波形 (株)飯島建築事務所
  • Dis Acc Dis Dis Acc Acc 制振時 非制振時 フーリエスペクトル (株)飯島建築事務所 Dis Dis Dis Acc Acc Acc
  • まとめ(シミュレーション) (株)飯島建築事務所  今回考案した制振装置は、 照明ポールの制振装置として十分な性能を有している ことが分かった。
  • 制振装置設置例 装置 装置 装置取り付け位置 装置後
  • 制振装置設置前後での比較
  • まとめ  今回試作した制振装置は、 照明ポールの制振装置として十分な性能を有している ことが分かった。 (株)飯島建築事務所  提案している制振装置は, 設備機器・長スパン梁・歩道橋・標識板などに適用が可能 である。 今後の展開
  • 制振装置のバリエーション (株)飯島建築事務所 mass mass 水平動用(カメラポール・直柱照明ポール etc. ) Stiffness Mass Light Heavy Soft Hard Basic Model Line UP Low Frequency Type High Frequency Type Small Large Structure Size 装置対応表 Restoring force Spring Oil Damper Roller Restoring force Spring 水平・上下動用(照明ポール・標識板 etc. ) mass mass 上下動用(門柱・床振動 etc. ) mass mass
  • 風荷重の設定 静的風荷重 動的風荷重 JIL による風速 60m/s ・台風などの強風 ・ 整った風の流れによる 共振風
  • 3.8 3.8 3.8 3.8 3.8 (m) Node 規準化風速 V Zo =30m/sec 4 3 2 1 0 H=10m 程度で規準化風速を定義 移流速度 V c =10m/sec 検討モデル 強い相関 3-4 節点間相関 2-3 節点間相関 1-3 節点間相関 0-3 節点間相関 高さ方向平均風速分布   ・べき指数分布     V Z =V zo ・ (Z/Zo)      Zo : 規準化高さ     V Zo : 規準風速 C 4 C 3 C 2 C 1 C 0 1.0 風向 カルマン渦による側方風力 偶然性に依存する相関 (株)飯島建築事務所 受圧面の風力 模擬変動風力シミュレーション概要(強風)
  • (株)飯島建築事務所 模擬変動風力シミュレーション(強風)の例 解析モデル (アルミポール 10-21) 面内変位 面外変位 Node 110 Node 108 Node 106
  • 180 -180 0 0 5 m/sec Deg. 50 20 -50 0 -20 0 gal  (x10 -6 ) 50 20 -50 0 -20 0 gal  (x10 -6 ) 風向 風速 加速度(面内) 応力度(面内) 加速度(面外) 応力度(面外) N 0 90 ー 90 180 トラック 共振現象 橋梁 計測対象 共振風
  • 風荷重設定に関するスペック・フロー図 (株)飯島建築事務所 START 従来設計( JIL ) 模擬風力 共振風速の検討 END (B) END (A) END (C) END (C+) END (B+) Static Dynamic Time Long Short 観測データ 気象台観測記録 広域 風・振動計測 局所 精度 Low High
  • 制振装置(モデル) mass Visco Elastic Damper mass Roller Restoring force Spring Restoring force Spring Visco Elastic Damper (株)飯島建築事務所
  • 取り付け装置の概要 (株)飯島建築事務所 装置 装置 取り付け 取り付け