説明

走行クレーンの免震支持装置

【課題】大規模な地震の発生時に支持脚が屈曲でき、更に、簡単な構成によって免震周期を長期化できると共に、クレーン本体の加速度応答を低減できるようにする。
【解決手段】クレーン本体1の支持脚3,4に、上下に分割して互いに連結できるようにした上下のフランジ部8,9を設け、上下のフランジ部8,9の対向面に、クレーン走行方向と交叉する左右幅方向に接触幅を有して鉛直方向の荷重を伝達する当接面10を形成すると共に、当接面10の両幅端部外側にフランジ部の傾きを許容する隙間11,12を形成し、上下のフランジ部8,9を弾性材13を介して連結具14により上下に連結する免震構造200と、上下のフランジ部8,9を上下に連結する弾塑性ブレース300を備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、港湾部等で使用されるコンテナクレーン等のように門型の支持脚を備えてレール上を走行する走行クレーンの免震支持装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
走行クレーンの一例であるコンテナクレーンは、支持脚が門型に形成されたクレーン本体を有し、該クレーン本体は四隅部の支持脚下部に備えた車輪(走行装置)により、岸壁上のレールに沿って走行する。
【0003】
このような走行式クレーンにおいて地震が発生した場合には、走行クレーンの走行方向と直角方向の加振力が外力としてクレーン本体に作用する。クレーン本体は柔軟性を有しているため、小規模或いは中規模程度の地震が発生して走行方向と直角方向の加振力が作用しても、クレーン本体は柔軟に変形して加振力を吸収することができ、問題を生じることはない。
【0004】
しかし、大規模な地震が発生した場合には、支持脚に対して、走行クレーンの走行方向と直角方向に大きな負荷が作用する可能性がある。
【0005】
この問題に対処するために、走行クレーンの支持脚に、上下に分割して互いに連結できるようにした上下のフランジ部を設け、該上下のフランジ部の対向面に、クレーン走行方向と直角の左右方向に所要の接触幅を有して鉛直方向の荷重を伝達する当接面を形成すると共に、該当接面の両幅端部外側に隙間を形成し、フランジ部の前記隙間が形成された左右側部位置を、弾性材を介して連結具により上下に連結した免震構造がある(特許文献1、2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特許第4536895号明細書
【特許文献2】特開2002−302376号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献1、2の免震構造では、前記当接面及び隙間と弾性材とによってトリガが形成されており、小、中規模な地震では当接面が接触した状態を維持して支持脚を固定状態に保持し、又、大規模な地震が発生した際には、弾性材の予圧縮力や予引張力に抗して支持脚が上下で折れ曲がることにより支持脚の損壊を防止することができる。更に、前記支持脚の折れ曲がりによって開口した状態のフランジ部は、前記弾性材の復元力によって常に閉じる方向に付勢されているため地震が収まると屈曲した支持脚は通常の固定状態に復元される。
【0008】
しかし、特許文献1、2に記載の免震構造においては、減衰機能を備えていないため、前記したように大規模な地震によってフランジ部が傾いて開口した状態から、開口を閉じて当接面が接触した状態に復元する際に、当接面が衝撃的に接触し、このためにクレーン本体に大きな加速度応答が発生するという問題を有していた。
【0009】
尚、走行クレーンにおいて大規模な地震に対応するためには、免震周期を長期化して免震性能を高めることが有効である。特許文献1、2の免震構造において免震周期を長期化するには、免震構造に備えられる弾性材のばね剛性を低下させることが必要となる。しかし、弾性材のばね剛性を低下させてトリガを一定に保つためには、ばね剛性の低い弾性材を用いて非常に大きな初期圧縮力を与えておく必要があり、装置が非常に大型になるという問題がある。
【0010】
又、免震周期を長期化するために、特許文献1、2の免震構造に油圧ダンパ等を設置して減衰機能を付加することも考えられる。しかし、油圧ダンパ等は構造が複雑且つ高価であるため、減衰機能を付加するためだけに前記油圧ダンパ等を設置することは、費用対効果のメリットが低減する問題がある。
【0011】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなしたもので、大規模な地震の発生時に支持脚が屈曲でき、更に、簡単な構成によって免震周期を長期化できると共に、クレーン本体の加速度応答を低減できるようにした走行クレーンの免震支持装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明は、クレーン本体の支持脚に、上下に分割して互いに連結できるようにした上下のフランジ部を設け、該上下のフランジ部の対向面に、クレーン走行方向と交叉する左右幅方向に接触幅を有して鉛直方向の荷重を伝達する当接面を形成すると共に、該当接面の両幅端部外側にフランジ部の傾きを許容する隙間を形成し、前記上下のフランジ部を弾性材を介して連結具により上下に連結する免震構造と、前記上下のフランジ部を上下に連結する弾塑性ブレースを備えたことを特徴とする走行クレーンの免震支持装置、に係るものである。
【0013】
上記走行クレーンの免震支持装置において、前記弾塑性ブレースが、前記上下のフランジ部の左右幅方向中心位置又は左右幅方向中心に対して左右の対応した位置に配置されたことは好ましい。
【0014】
又、上記走行クレーンの免震支持装置において、前記免震構造が、前記上下のフランジ部の左右幅方向中心位置又は左右幅方向中心に対して左右の対応した位置に配置されたことは好ましい。
【0015】
又、上記走行クレーンの免震支持装置において、前記当接面の両幅端部に、鉛直方向の荷重を支持し、且つ、上下のフランジ部の傾きの支点となる支点ピンを備えたことは好ましい。
【発明の効果】
【0016】
本発明の走行クレーンの免震支持装置によれば、簡単な構成にて、通常運転時における支持脚を高い支持剛性を有して保持でき、更に、免震周期を長期化して免震効果を高めることができると共に、支持脚が屈曲から復元する際に当接面が衝撃的に接触する問題を抑制して加速度応答を低減できるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】走行クレーンのクレーン本体の支持脚に適用した本発明の一実施例を示す概略正面図である。
【図2】(a)は図1における免震支持装置の詳細例を示す正面図、(b)は(a)をIIB−IIB方向から見た平面図である。
【図3】(a)は弾塑性ブレースの側面図、(b)は(a)のIIIB−IIIB方向矢視図である。
【図4】図2(a)の支持脚が折れ曲がった状態を示す正面図である。
【図5】本発明の他の実施例を示す平面図である。
【図6】(a)は本発明の更に他の実施例を示す平面図、(b)は(a)の変形例を示す平面図である。
【図7】(a)は免震構造における弾性材の荷重と変位の関係を示す線図、(b)は弾塑性ブレースの荷重と変位の関係を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【0019】
図1は走行クレーンを構成するクレーン本体1を示しており、クレーン本体1は水平材2により一体に固定された海側支持脚3と陸側支持脚4により門型の脚構造を形成しており、前記海側支持脚3と陸側支持脚4の夫々の下端に設けた車輪5は岸壁の海側レール6と陸側レール7に沿って走行するようになっている。
【0020】
前記海側支持脚3と陸側支持脚4の夫々の上部位置には、本発明の一実施例を示す免震支持装置100が設けてあり、該免震支持装置100は、免震構造200と弾塑性ブレース300とにより構成されている。
【0021】
前記免震構造200は、海側支持脚3と陸側支持脚4の夫々を上下に分割し、夫々の分割した上部材3a,4aと下部材3b,4bの対向する端部に、相互に連結できる上下のフランジ部8,9を設けている。
【0022】
上下のフランジ部8,9の対向面には、図2(a)に示すように、クレーン走行方向(紙面に鉛直な方向)と直角の左右方向に所要の接触幅Lを有する水平な当接面10を形成しており、この当接面10によって鉛直方向(紙面の上下方向)の荷重を伝達できるようにしている。更に、当接面10の両幅端部の外側における上下のフランジ部8,9間には、フランジ部8,9の傾きを許容する隙間11,12を形成している。従って、当接面10の両幅端部は、前記フランジ部8,9が傾く際の支点となっている。
【0023】
そして、前記フランジ部8,9における隙間11,12が形成された左右側部位置は、弾性材13を介して連結具14により上下に連結している。
【0024】
図2に示す前記弾性材13は、複数の皿ばね等のばね要素13'を連結具14で締結した場合を示している。この弾性材13の反発強度と連結具14による締め付け強度は、想定される地震の大きさによって所定の予圧縮力が得られるように決定する。大型のクレーン本体1の支持脚3,4は、一般に図2(b)に示す如く断面箱型を有しているので、支持脚3,4の左右の側板15の夫々を挟むように外側の弾性材13Aと内側の弾性材13Bを各々列状に配置している。図2(b)に示す弾性材13A,13Bは、前記上下のフランジ部8,9の左右幅方向中心に対して、左右幅方向で対応する(対称となる)位置に配置している。
【0025】
前記フランジ部8,9の当接面10は、左右の側板15,15間の中央に位置するように形成してあり、また、当接面10の両幅端部の外側に形成する隙間11,12は、図1、図2(a)では下部のフランジ部9の上面に傾斜面16を設けることによって形成している。この傾斜面16の傾斜角αは、想定される地震の大きさと支持脚3,4の下部材3b,4bの長さから決定する。尚、前記隙間11,12は、上部のフランジ部8の下面に傾斜面を設けることによって形成してもよく、また上部のフランジ部8の下面と、下部のフランジ部9の上面の両方に傾斜面を設けることによって形成してもよい。更に、隙間11,12は、傾斜面とする以外に、上下のフランジ部8,9の間に形成した平行な隙間としてもよい。
【0026】
前記当接面10の両幅端部の位置には、該両幅端部に沿って前後(クレーン走行方向)に延びる支点ピン17,18を設けている。この支点ピン17,18は、上部材3a,4aの荷重を下部材3b,4bに伝え、且つ、上下のフランジ部8,9が傾斜して開口するときの支点となるものである。このとき、上下のフランジ部8,9に前記支点ピン17,18と係合する凹溝を備えることにより、上下のフランジ部8,9が左右幅方向へずれる問題を防止できる。尚、前記支点ピン17,18は設けることなく、上部材3a,4aの荷重を前記当接面10によって下部材3b,4bに伝え、且つ、当接面10の両幅端部を支点として前記フランジ部8,9が傾くようにしてもよい。
【0027】
前記フランジ部8,9に備えた当接面10及び隙間11,12と、前記弾性材13及び連結具14と、前記支点ピン17,18とによって免震構造200が形成されている。
【0028】
又、前記弾性材13は、予圧縮した皿ばね等のばね要素13'によって構成する場合について説明したが、弾性材には予圧縮した圧縮ばね或いは予圧縮した弾性ゴムを用いることもできる。
【0029】
一方、図1、図2に示すように、前記上下のフランジ部8,9の左右幅方向中心位置には、フランジ部8,9を上下に連結するようにした弾塑性ブレース300を設けている。
【0030】
前記弾塑性ブレース300は、その一例を図3に示すように、図1のクレーン本体1を構成する鋼材に対して降伏点が低く設定された弾塑性履歴鋼材からなる鋼板19が十字形に組み立てられており、該十字形に組み立てた鋼板19の長さ方向中間部を、内部に座屈防止用のモルタル20等を充填した座屈拘束材21によって包囲した構成を有している。24'は固定用のボルト穴である。
【0031】
そして、図3の弾塑性ブレース300は、図2(a)の上下のフランジ部8,9に形成した開口22に通して配置し、前記弾塑性ブレース300の上端を上側のフランジ部8の上面に設けた固定部材23aにボルト24で固定し、前記弾塑性ブレース300の下端を下側のフランジ部9の下面に設けた固定部材23bにボルト24で固定している。
【0032】
前記弾塑性ブレース300は、図2(b)では、実線で示す如く、前記フランジ部8,9の接触幅Lを規定している支点ピン17,18よりも内側の左右幅方向中心位置で、且つ、クレーン走行方向中心位置(図2(b)の上下中心位置)の1箇所に備えている。尚、前記弾塑性ブレース300は、破線で示すように前記フランジ部8,9の左右幅方向中心位置に複数個備えるようにしてもよく、更には、支点ピン17,18よりも内側に複数列に備えてもよい。上記した如く、図1、図2の実施例では、支点ピン17,18よりも内側に弾塑性ブレース300を配置し、支点ピン17,18よりも外側に前記弾性材13を配置している。
【0033】
図2中、25は、上下のフランジ部8,9の左右方向の位置ずれを防止し且つ上部材3a,4aと下部材3b,4bが大きく折れ曲がって傾くのを防止するストッパ、26は上下のフランジ部8,9の前後方向の位置ずれを防止するストッパである。
【0034】
図5は本発明の他の実施例を示す平面図であり、図5では、前記弾性材13と前記弾塑性ブレース300を、前記支点ピン17,18よりも外側に配置した場合を示している。図5では、支持脚3,4の側板15の外側に弾塑性ブレース300と弾性材13を混在させて配置した場合を示しているが、前記側板15の内側に弾塑性ブレース300と弾性材13を混在させて配置してもよく、或いは、前記側板15の内側と外側の一方に弾塑性ブレース300を配置し、他方に前記弾性材13を配置してもよい。
【0035】
図6は本発明の更に他の実施例を示す平面図であり、図6では、前記弾性材13と前記弾塑性ブレース300を、前記支点ピン17,18よりも内側に配置した場合を示している。図6(a)では支点ピン17,18よりも内側の中心位置に弾性材13を配置し、該弾性材13の左右両側に弾塑性ブレース300を配置した場合を示しており、図6(b)に示す変形例では、前記支点ピン17,18よりも内側の中心位置に弾塑性ブレース300を配置し、該弾塑性ブレース300の左右両側に弾性材13を配置した場合を示している。尚、前記弾性材13と前記弾塑性ブレース300の設置数、設置位置は任意に選定することができる。
【0036】
上記した弾性材13と弾塑性ブレース300は、上下のフランジ部8,9が左右のいずれに傾いたときも同等の免震性能を発揮できるように、上下のフランジ部8,9の左右幅方向中心位置、或いは、左右幅方向で対称となるように対応した位置に配置することが好ましい。
【0037】
以下に、上記実施例の作用を説明する。
【0038】
図1、図2において、走行クレーンによる通常のクレーン作業時は、免震構造200の予圧縮された弾性材13の復元力によって、上下のフランジ部8,9における当接面10は密に接触しており、クレーン本体1の鉛直方向の荷重は当接面10を介して確実に下部に伝達され、支持脚3,4は剛構造を呈して揺れることがないため、走行クレーンの良好な運転が行える。
【0039】
一方、大規模な地震が発生してクレーン本体1の支持脚3,4に、走行クレーンの走行方向と直角方向の大きな加振力Aが作用した場合には、図4のように支持脚3,4の上部材3a,4aと下部材3b,4bとが折れ曲がり、例えば上側のフランジ部8が左側の弾性材13の予圧縮された予荷重に抗して右側の支点ピン18を中心に右側へ傾くようになる。そして、その後は弾性材13による復元モーメントによってフランジ部8は図2(a)の状態に戻る。また、支持脚3,4の上部材3a,4aと下部材3b,4bとが上記と反対側に折れ曲がるときには、例えば上側のフランジ部8が右側の弾性材13の予荷重に抗して左側の支点ピン17を中心に左側へ傾くようになる。そして、その後は再び弾性材13による復元モーメントによってフランジ部8,9は図2(a)の状態に戻る。
【0040】
図5及び図6の実施例の場合においても、図4の場合と同様に、弾性材13の予圧縮力よりも大きい荷重が支持脚3,4に作用すると上下のフランジ部8,9は開口するように傾き、その後弾性材13による復元モーメントによってフランジ部8,9は図2(a)の閉じた状態に戻る。
【0041】
図7(a)は前記免震構造200を構成する前記弾性材13の荷重と変位の関係の履歴を示したものであり、前記支持脚3,4に大きな加振力が作用して前記弾性材13に与えられた予圧縮力を超えた力(荷重)が作用すると、弾性材13は荷重に応じて変位がa1のように増加し(フランジ部8,9が開口するように傾く)、又、荷重が減少すると変位はa2のように減少する(フランジ部8,9の開口が閉じる)。このとき、図4に示すようにフランジ部8,9が開口した状態から図2(a)のように閉じて当接面10が接触する際に当接面10が衝撃的に接触し、クレーン本体1に大きな加速度応答が発生する問題がある。
【0042】
これに対し、図1〜図5に示した如く、上下のフランジ部8,9を上下に連結する弾塑性ブレース300を備えたので、前記弾性材13による免震構造200のみを備えた場合においてフランジ部8,9の開口が閉じる際にクレーン本体1に大きな加速度応答が発生するという問題を防止することができる。
【0043】
図7(b)は前記弾性材13(破線)と共に、弾塑性ブレース300の荷重と変位の関係の履歴を実線で示したものであり、フランジ部8,9の傾きによって弾塑性ブレース300に引っ張り荷重が作用すると一般の鋼材と同様にb1の線形な荷重−変位特性を示すが、低い荷重(降伏点)で降伏し、その後はb2のよう荷重−変位特性の傾きが極めて小さくなって変位する。又、負荷していた荷重が減少すると、前記弾性材13の復元力によって弾塑性ブレース300に圧縮力が作用するため一般の鋼材と同様にb3の線形な荷重−変位特性を示すが、再び低い荷重(降伏点)で降伏し、b4のよう荷重−変位特性の傾きが極めて小さくなって変位する。このように、弾塑性ブレース300は上下のフランジ部8,9が開いて閉じるまでの間に面積をもった履歴を描くため、クレーンが振動するエネルギは消費されて応答を抑制することができる。また、フランジ部8,9が閉じる変位が0となる点において、前記弾性材13のみの場合には、予圧縮分の復元力が発生することになるが、弾塑性ブレース300を加えたことにより、弾塑性ブレース300が平行四辺形の履歴を描くため、変位が0に戻るときの荷重、即ち、フランジ部8,9が閉じて接触する際の荷重を低減する(即ち、弾塑性ブレース300の圧縮変位が抵抗として働く)ことができ、よって、クレーン本体1に大きな加速度応答が発生する問題を解消できる。
【0044】
更に、前記弾塑性ブレース300は、単なる減衰装置としての作用のみではなく、ばね要素の機能も発揮する。従来の免震構造200では、対象とする震動が大きくなると、免震構造200が動作開始(フランジ部8,9が傾きを開始)する水平力を高めるために支持点間隔を広くする必要があった。即ち、図2(a)における支点ピン17,18の間隔を大きく設定する必要があった。
【0045】
これに対し、弾塑性ブレース300は、ばね定数が一般的な鋼材に近い鋼板19を使用しているため、鋼板19の弾性が免震構造200の水平剛性にプラスされることになるので、支点ピン17,18の間隔を狭めることができ、よって免震支持装置100は小型化できる。更に、弾塑性ブレース300を設置することにより、免震構造200の水平剛性を高めることができるので、従来の免震構造200のみを備えた場合に比して、弾性材13の設置数は大幅に減少することができる。
【0046】
又、図6の実施例においては、弾性材13を支点ピン17,18よりも内側に配置しているので、フランジ部8,9が開口した際の弾性材13の変形は小さくなり、弾性材13に必要とされる変形量が小さくなるため、弾性材13を小型にすることができる。又、弾性材13を支点ピン17,18よりも外側に配置した場合には、フランジ部8,9が開口する側の弾性材13しか変形せず、反対側の弾性材13は作用しないが、前記したように支点ピン17,18よりも内側に弾性材13を配置したことにより、フランジ部8,9の左右どちら側が開口しても弾性材13は変形することができ、よって、弾性材13の設置数を少なくして装置のコンパクト化及び軽量化を図ることができる。
【0047】
又、図2、図6に示した如く、前記弾塑性ブレース300を支点ピン17,18よりも内側に配置した場合には、フランジ部8,9が開口した際の弾塑性ブレース300の変形が小さくなるので、弾塑性ブレース300を小型のものとすることができる。
【0048】
上記したように、弾性材13を有する免震構造200と弾塑性ブレース300とを備えた免震支持装置100によれば、弾性材13の設置数を減少し、更に、支点ピン17,18の間隔を小さくした小型の構成において、通常運転時における支持脚3,4を高い支持剛性を有して保持することができる。又、地震発生時には、予圧縮された弾性材13による弾性に弾塑性ブレース300の鋼板19の弾性がプラスされることになるため、免震周期が長期化されることになり、免震効果が効果的に高められる。更に、支持脚3,4が屈曲した状態から復元する際に当接面10が衝撃的に接触する問題が抑制されるため、クレーン本体1における加速度応答を低減することができる。
【0049】
上記実施例では、弾性材13を有する免震構造200と弾塑性ブレース300とを備えた免震支持装置100について例示したが、更に、流体圧ダンパを組み合わせて備えることにより、免震機能を更に高めることもできる。
【0050】
尚、本発明の走行クレーンの免震支持装置は、種々の走行クレーンの支持脚に適用できること、弾塑性ブレースには図示例以外の種々の形状、構造のものを用い得ること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【0051】
1 クレーン本体
3 海側支持脚(支持脚)
4 陸側支持脚(支持脚)
8,9 フランジ部
10 当接面
11,12 隙間
13 弾性材
13A 弾性材
13B 弾性材
14 連結具
100 免震支持装置
200 免震構造
300 弾塑性ブレース

【特許請求の範囲】
【請求項1】
クレーン本体の支持脚に、上下に分割して互いに連結できるようにした上下のフランジ部を設け、該上下のフランジ部の対向面に、クレーン走行方向と交叉する左右幅方向に接触幅を有して鉛直方向の荷重を伝達する当接面を形成すると共に、該当接面の両幅端部外側にフランジ部の傾きを許容する隙間を形成し、前記上下のフランジ部を弾性材を介して連結具により上下に連結する免震構造と、前記上下のフランジ部を上下に連結する弾塑性ブレースを備えたことを特徴とする走行クレーンの免震支持装置。
【請求項2】
前記弾塑性ブレースは、前記上下のフランジ部の左右幅方向中心位置又は左右幅方向中心に対して左右の対応した位置に配置したことを特徴とする請求項1記載の走行クレーンの免震支持装置。
【請求項3】
前記免震構造は、前記上下のフランジ部の左右幅方向中心位置又は左右幅方向中心に対して左右の対応した位置に配置したことを特徴とする請求項1記載の走行クレーンの免震支持装置。
【請求項4】
前記当接面の両幅端部に、鉛直方向の荷重を支持し、且つ、上下のフランジ部の傾きの支点となる支点ピンを備えたことを特徴とする請求項1記載の走行クレーンの免震支持装置。

【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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