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深沢 剛司*; 杣木 孝裕*; 湯川 正貴*; 平山 智之*; 渡壁 智祥; 山本 智彦; 岡村 茂樹; 宮崎 真之; 内田 昌人*; 宮川 高行; et al.
Proceedings of the ASME 2024 Pressure Vessels & Piping Conference (PVP 2024) (Internet), 10 Pages, 2024/07
This paper elucidates the isolation performance of a newly developed three-dimensional seismic isolation system through seismic response analysis. A novel three-dimensional isolation system was developed and assessed through static loading tests, aiming to unveil the hysteresis loops for each element, labeled Part 1 to Part 6. To ascertain the design feasibility of the isolation system, static loading tests were judiciously conducted, considering a wide array of loading conditions, including the beyond-design basis ground motion. Employing the accumulated test data, a new analytical model was devised, capable of precisely capturing the hysteresis loops for each element. Evaluating the seismic isolation performance based on the static loading results of the entire system posed a notable challenge. Nevertheless, the hysteresis characteristics of the overall system in both horizontal and vertical directions were elucidated using a static loading test with a half-scale model, as detailed in Part 7 and Part 8. The authors conducted a seismic response analysis, leveraging the analytical models identified by the static loading test results obtained from the half-scale model. This paper demonstrates that our isolation system exhibits superior isolation performance against both the design basis and beyond-design basis ground motions when compared to a horizontal isolation system consisting of rubber bearings and oil dampers.
杣木 孝裕*; 湯川 正貴*; 深沢 剛司*; 平山 智之*; 内田 昌人*; 宮川 高行; 岡村 茂樹; 山本 智彦; 渡壁 智祥; 宮崎 真之; et al.
Proceedings of the ASME 2024 Pressure Vessels & Piping Conference (PVP 2024) (Internet), 9 Pages, 2024/07
The authors have been developing the three-dimensional isolation system for the Sodium-cooled Fast Reactor. The three-dimensional isolation device consists of the laminated rubber bearing performing the horizontal isolation function, four-disc spring units, the sliding function, strength members such as the horizontal support function, and dampers in the horizontal and vertical directions. We carried out the half-scaled integrated seismic tests under several bi-axial severe conditions from design base loads to significantly exceeding design base loads. The test specimen was assembled elements consisting of Three-Dimensional Seismic Isolation System, but the horizontal and vertical damping devices were not modeled because of the static tests. We report tests results, focusing on the following items. Behavior of smooth operation and ensuring the independency of horizontal isolation and vertical isolation performances. Hypothesis and verification of load transfer mechanism under horizontal and vertical loads superposition. Effect of reinforcing plates on the loading force reduction of horizontal support function. Conditions of the specimen after tests and discussion.
渡壁 智祥; 山本 智彦; 岡村 茂樹; 宮崎 真之; 宮川 高行; 内田 昌人*; 平山 智之*; 杣木 孝裕*; 湯川 正貴*; 深沢 剛司*; et al.
Proceedings of the ASME 2024 Pressure Vessels & Piping Conference (PVP 2024) (Internet), 10 Pages, 2024/07
ナトリウム冷却高速炉では、薄肉の機械部品や配管の耐震安全性を厳しい設計地震レベルで確保するため、3次元免震装置を開発している。開発成果の進捗をシリーズ(Part7
Part9)発表する。Part7では、研究開発の全体概要、各要素を組み立てた状態での3次元免震装置の試験計画、および構成要素の性能について紹介する。Part8では、各要素を組み立てた状態での3次元免震装置の性能を負荷試験を通じて調査した。Part9では、試験結果で得た知見に基づき検証した解析モデルによる3次元免震装置の効果を報告する。
山本 智彦; 岡村 茂樹; 平山 智之*; 杣木 孝裕*
配管技術, 65(13), p.1 - 4, 2023/11
将来のナトリウム冷却高速炉の耐震性向上に向けて、3次元免震装置の研究開発を実施している。本稿においては、装置の概要とその利用方法について紹介する。
深沢 剛司*; 平山 智之*; 横井 忍*; 廣田 昭彦*; 杣木 孝裕*; 湯川 正貴*; 宮川 高行; 内田 昌人*; 山本 智彦; 宮崎 真之; et al.
日本機械学会論文集(インターネット), 89(924), p.23-00023_1 - 23-00023_17, 2023/08
ナトリウム冷却高速炉の耐震性向上の観点で研究開発を進めている3次元免震装置開発に関して、そのシステムの概要を述べるとともに、1/2縮尺試験体を用いた静的載荷試験結果について、その知見を述べる。
深沢 剛司*; 杣木 孝裕*; 宮川 高行*; 内田 昌人*; 山本 智彦; 石塚 太*; 鈴野 哲司*; 岡村 茂樹*; 藤田 聡*
構造工学論文集,B, 68B, p.462 - 475, 2022/04
The authors developed a three-dimensional seismic isolation system to ensure isolation performance in the vertical and horizontal directions. This isolation system is required for a large-scale disc spring to achieve both the support and isolation functions. This paper describes an optimal combination method of disc springs to absorb the variance caused by the manufacturing process by calibrating the combination using a metaheuristic algorithm. Moreover, a method to identify the variables of the hysteresis loops caused by the combined disc springs is proposed using the metaheuristic algorithm. The applicability of these methods is verified using the static loading tests data obtained by a large-scale disc spring that expands the dimensions defined by the JIS B 2706:2013 and the ISO 19690-1:2017. This paper demonstrates that the proposed method can control the restoring force and identify the variables required for hysteresis loops accurately and efficiently.
渡壁 智祥; 山本 智彦; 深沢 剛司*; 岡村 茂樹*; 杣木 孝裕*; 諸菱 亮太*; 櫻井 祐*; 加藤 亨二*
日本機械学会論文集(インターネット), 83(850), p.16-00444_1 - 16-00444_14, 2017/06
厚肉積層ゴムとオイルダンパーから構成される免震装置の高速炉への適用が計画されているが、積層ゴムを実機に適用する場合、供用期間中の経年変化を考慮して建屋支持機能や復元機能の構造健全性を評価することが重要となる。そこで、本報告では、加熱促進劣化により経年を模擬した準実大の試験体を用いて静的加力試験を行い、経年が剛性や線形限界ひずみ等の力学特性に及ぼす影響について検討した。
渡壁 智祥; 山本 智彦; 深沢 剛司*; 岡村 茂樹*; 杣木 孝裕*; 諸菱 亮太*; 櫻井 祐*; 加藤 亨二*
Proceedings of 2016 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2016) (Internet), 8 Pages, 2016/07
積層ゴムとオイルダンパーから構成される免震装置の高速炉への適用が計画されている。本装置の特徴の一つは、やや厚肉積層ゴムを採用していることである。地震条件の増大に対応するため、上下固有振動数を通常よりも低下させ、内部機器の応答低減を狙いとしている。本報告では、やや厚肉積層ゴムの経年変化特性について検討した。積層ゴムは成熟した技術となっているが、経年変化に関する試験実施が少ない。また、やや厚肉積層ゴムについては、経年変化後の線形限界や破断特性等の力学特性が把握されていない。経年30年及び60年を模擬した1/2縮尺系積層ゴム(直径800mm)及び1/8縮尺系積層ゴム(直径200mm)を用いて水平及び上下方向の静的加力試験を実施し、終局挙動近傍の復元力特性データを取得して経年が力学特性に及ぼす影響を把握する。また、経年を模擬した2種類の縮尺比の終局挙動を比較評価することで、経年状況下におけるスケール効果の有無を明らかにした。
深沢 剛司*; 岡村 茂樹*; 山本 智彦; 川崎 信史; 杣木 孝裕*; 櫻井 祐*; 正木 信男*
Proceedings of 2015 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2015) (Internet), 10 Pages, 2015/07
Na冷却高速炉は薄肉構造であり地震力を低減するために、免震システムを採用している。SFRに適用する免震装置は、ゴム層を厚くした積層ゴムが用いられている。この積層ゴムの水平及び上下方向の剛性及び減衰定数を把握するために、直径800mmのハーフスケールの積層ゴムを用いて、水平方向の線形限界や上下方向の降伏応力を上回る範囲で試験を実施することとし、その結果と考察を報告する。
山本 智彦; 川崎 信史; 深沢 剛司*; 岡村 茂樹*; 杣木 孝裕*; 鮫島 祐介*; 正木 信男*
Proceedings of 2015 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2015) (Internet), 7 Pages, 2015/07
Na冷却高速炉は薄肉構造であり地震力を低減するために、免震システムを採用している。SFRに適用する免震装置は、ゴム層を厚くした積層ゴムが用いられている。過去、1/8縮尺モデルで基本的な特性試験を実施しており、今回はハーフスケールの装置を用いた力学特性試験と熱劣化特性試験の計画について報告する。
根岸 和生; 細谷 拓三郎; 佐藤 健一郎*; 杣木 孝裕*; 松尾 一平*; 清水 克祐*
Proceedings of 2009 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP '09) (CD-ROM), p.9418_1 - 9418_7, 2009/05
ナトリウム冷却高速増殖炉の経済性向上を目的として、鋼板コンクリート構造格納容器(SCCV)の開発研究を行っている。本研究では、SC造による建屋構造や建設方法とともに、高速炉へ適用するための設計条件について検討を行った。また過酷事象時におけるSCCVの成立性を見通すために、高温下で曲げ試験を行う等の部材特性把握試験を実施した。この報告では、試験計画とともに試験の結果の一部を示す。
北村 誠司; 岡村 茂樹; 高橋 健司; 神島 吉郎*; 杣木 孝裕*; 森下 正樹
Proceedings of 9th World Seminar on Seismic Isolation, Energy Dissipation and Active Vibration Control of Structures (CD-ROM), p.209 - 216, 2005/00
発電用新型炉に適用する3次元免震システムの開発を進めており、その一方策として、積層ゴムを用いた建屋水平免震に加えて、機器を上下方向に免震する装置を組合せる方式(機器上下免震システム)が考えられる。機器上下免震システムは、積層ゴムを用いた水平免震建屋を前提として、耐震上重要度の高い原子炉容器と一次系機器を共通床(コモンデッキ)で支持し、この床と基礎構造の間に上下方向の免震装置を設置し3次元免震を実現する。上下免震装置のばね要素には皿ばねを用い、皿ばねを直並列に重ねることにより所要の剛性とストロークをえ、減衰として鋼材ダンパを用いている。実大規模の皿ばね,ダンパの実験、及び、本システムの1/8縮尺モデルによる振動実験から、本システムの成立性を確認した。
杣木 孝裕*; 宮本 明倫*
JNC TJ9410 2005-001, 101 Pages, 2004/11
JNC-TJ9410-2005-001.pdf:5.17MB
本研究では、上下機器免震要素に負荷される水平方向の荷重を支持する構造及びコモンデッキ構造を具体化し、その成立性について検討するとともに、クリープによる皿ばね設計への影響調査と摩擦係数の長期安定性試験の試験片を作成した。
杣木 孝裕*; 宮本 明倫*
JNC TJ9420 2003-005, 129 Pages, 2003/02
JNC-TJ9420-2003-005.pdf:4.62MB
機器上下免震構造概念(コモンデッキ方式)を実現するための研究開発の一環として、現在、機器上下免震構造の具体化に関する調査を行っている。具体化に当たっては使用する要素である免震要素、減衰要素それぞれの構造計画を作成し、これら構造計画に基づき試験計画の立案、試験結果の分析・反映を行うこととなる。本報告書では、機器上下免震要素の解析検討、構造計画及び試験計画の立案について報告する。・}皿ばねのFEM解析を行い、荷重特性とひずみを試験結果と比較することで解析の妥当性を確認した。また、並列(5並列)に重ねた場合の荷重伝達及び応力状態を解析により把握した。・}クリープ試験結果に基づきクリープ評価式の検討を行った。また、本評価式を用いたクリープ解析から耐用年数(60年)での変形量を算出し、影響の無いことを確認した。・}試験結果、設計式及びFEM解析から実機体系(5並列14直列)での荷重特性を推定した。評価は概ね一致することを確認し、実機の設計手法の妥当性を示した。・}コモンデッキを含む機器上下免震システムについて、水平及び上下方向の地震動を同時に考慮した応答解析を行い、上下免震装置の上下変位及び機器の応答加速度が制限値以下であることを確認した。・}これまでの検討結果を踏まえ、全体組立図及び各部詳細図を作成した。・}試験装置、構成部品の製作性・入手性等より試験体(免震要素)の縮尺率を定め、試験体図面を作成した。また、指針化までの各種試験計画の立案をした。
杣木 孝裕*; 宮本 明倫*; 仲戸川 哲人*
JNC TJ9420 2003-001, 341 Pages, 2003/01
JNC-TJ9420-2003-001.pdf:1.18MB
機器上下免震構造概念(コモンデッキ方式)を実現するための研究開発の一環として、現在、機器上下免震構造の具体化に関する調査を行っている。具体化に当たっては使用する要素である免震要素、減衰要素それぞれの構造計画を作成し、これら構造計画に基づき試験計画の立案、試験結果の分析・反映を行うこととなる。 本報告書では、減衰要素の具体化として構造計画及び試験計画の検討結果について報告する。 はじめに減衰要素は、平成13年度の検討結果より、RO型で評価出来る鋼材ダンパが適していることが分かっている。 そこで、本結果を踏まえ、機器の応答許容値を満足するダンパの形状範囲を断面厚とひずみ分布をパラメタに解析的に求めた。 次に、この解析結果に基づき減衰要素の性能(減衰性能、耐力、疲労強度及び限界変位までの変形性能)を確認するため実大規模を対象とした試験計画を立案した。
諸菱 亮太*; 杣木 孝裕*; 深沢 剛司*; 宮川 高行*; 山本 智彦; 岡村 茂樹*
no journal, ,
本報告では上下応答低減効果に着目し、3次元免震装置から上下の免震機能を取り除いた水平免震での上下応答と比較し、その効果を述べる。特に、基準地震動で想定される応答に対して、水平オイルダンパを含む免震装置各部の応答結果について考察する。
杣木 孝裕*; 諸菱 亮太*; 深沢 剛司*; 宮川 高行*; 山本 智彦; 岡村 茂樹*
no journal, ,
本報告では、実大オイルダンパの基本的な減衰力特性の実用性を検証するため、正弦波加振ならびに擬似地震波加振等の実挙動で想定される複数の非定常な入力に対してオイルダンパの解析モデル(Maxwell Model)による減衰力の再現性(解析で評価できるダンパか否か)を明らかにする。また、原子炉建屋を対象に、水平オイルダンパを含む3次元免震及び従来の水平免震システムを導入した地震応答解析モデルの概要について述べる。
遠藤 直毅*; 足立 佳彦*; 深沢 剛司*; 杣木 孝裕*; 宮川 高行*; 山本 智彦; 岡村 茂樹*
no journal, ,
高速炉の3次元免震装置や2次元免震装置では水平方向の減衰力を得るために、水平オイルダンパの使用が予定されている。昨今、構造物の地震に対する裕度向上を目的として、設計で用いる基準地震動の加速度レベルが大きくなっており、これによって、一般建築向けに市販されている免震用オイルダンパの許容速度では十分な裕度を確保することが難しくなってきている。本研究開発においては、その形状は現在市販されているオイルダンパと同規模ではあるが、一般建築で適用されているオイルダンパの許容速度に対して2倍以上となる高速型のオイルダンパの開発を進めている。本検討では、このオイルダンパの減衰特性を検証するため、油圧のサーボ型試験機を用いた加振試験を実施した。本稿では、繰り返し特性を把握するための試験条件およびその結果ついて述べる。
足立 佳彦*; 遠藤 直毅*; 深沢 剛司*; 杣木 孝裕*; 宮川 高行*; 山本 智彦; 岡村 茂樹*
no journal, ,
高速炉の3次元免震装置や2次元免震装置では水平方向の減衰力を得るために、水平オイルダンパの使用が予定されている。昨今、構造物の地震に対する裕度向上を目的として、設計で用いる基準地震動の加速度レベルが大きくなっており、これによって、一般建築向けに市販されている免震用オイルダンパの許容速度では十分な裕度を確保することが難しくなってきている。本研究開発においては、その形状は現在市販されているオイルダンパと同規模ではあるが、一般建築で適用されているオイルダンパの許容速度に対して2倍以上となる高速型のオイルダンパの開発を進めている。本検討では、このオイルダンパの減衰特性を検証するため、油圧のサーボ型試験機を用いた加振試験を実施した。本報では、許容速度増大を図った水平オイルダンパについて、減衰性能検証試験,周期依存性試験,擬似地震波加振試験を通じて評価した結果について報告する。
深沢 剛司*; 杣木 孝裕*; 内田 昌人*; 平山 智之*; 山本 智彦; 渡壁 智祥; 遠藤 直毅*; 岡村 茂樹; 藤田 聡*
no journal, ,
研究開発を進めている2.7m/sの許容速度を有する免震用オイルダンパーに関して、3基のオイルダンパーを対象に正弦波加振や擬似地震波加振(地震応答解析で得られた応答変位を用いた加振)により、減衰力の再現性やそのばらつきを評価した結果について述べる。
