15-EN15129 条項 6: 変位依存デバイス (DDD) – 規格と代表的な製品

1. 範囲と定義

第 6 条は、次の 2 つの主要なカテゴリーを規定します。DDD: 線形デバイス (LD) と非線形デバイス (NLD)。の重要な特徴は、DDDそれは垂直荷重に耐えられないということです。さらに、座屈-拘束ブレース(BRB）構造内で追加の減衰を提供するものは、次のように明示的に分類されます。DDD。に関する補足的な技術情報DDDEN15129 の付録 D で入手可能です。

これらの装置は、EN 1998 シリーズに準拠した地震地域の構造物専用であり、動的挙動を制御し、地震エネルギーを散逸させることで構造の復元力を強化し、それによって全体的な耐震システムと相乗的に機能することを主な目的としています。

2. 分類DDD

リニアデバイス（LD）: 線形または準線形の機械的挙動を特徴とする LD は、構造の動的特性を最適化するために使用されます。{0}軽微な非線形性とエネルギー散逸機能は、線形構造モデリングと互換性があるように設計されており、工学解析の簡素化と正確性を保証します。

非線形デバイス (NLD): 強力な非線形挙動を示す NLD は、大幅な非線形性やエネルギー散逸を導入することで構造の動的性能を向上させます。複雑な機械的応答のため、信頼性の高い耐震設計を確保するには、非線形構造モデリングに完全に組み込む必要があります。

3. 主要なパフォーマンスとコンプライアンス要件

第 6 条では、次のことを保証するための厳格なパフォーマンス基準を指定します。DDD地震条件下での信頼性:

変位と耐荷重: DDD最小安全率 ( ) 1.1 で、指定された変位または荷重制限 (どちらか先に到達する方) に耐える必要があります。絶縁システムに統合されたコンポーネントの場合、これらの要素は絶縁デバイスの変位容量と一致するように調整されます (EN15129 の第 8 項を参照)。

力-変位曲線:変位または荷重が指定された設計限界に達したときに曲線が下降傾向を示してはならず、地震発生時に安定した耐荷重能力が確保されます。{0}}

サイクル安定性:効果的な剛性と効果的な減衰DDDサイクル全体にわたって安定した状態を維持する必要があります。サイクル i が 2 以上の場合、3 番目のサイクル (安定したパフォーマンスの基準点) からの偏差は 10% を超えてはなりません。

残留変位:保守限界状態（SLS）の地震活動では、ゼロ力残留変位を最小限に抑える必要があります（設計変位の 5% または少なくとも 10 mm のいずれか大きい方を推奨）。これにより、地震後の構造的損傷と修理コストが削減されます。-

4. 材料および試験要件

の材料DDDこれらは「コア材料」（周期的耐震性能に重要）と「構造材料」（耐荷重機能に重要）に分類されます。-エラストマー、スチール、形状記憶合金 (SMA) などのコア材料は、次の厳しい欧州基準を満たしている必要があります。

エラストマー: 低{0}}減衰エラストマーと高-減衰エラストマーは、基材への接着​​強度が検証されており、それぞれ第 8 条の表 10 と表 11 の要件に適合する必要があります。

スチール: EN 10025、EN 10083、または EN 10088 シリーズ規格に準拠し、延性と耐疲労性を確保する必要があります。

特殊材料 (SMA など): 相変態特性、サイクル性能、および温度適応性に関する追加のテストを行って、既存の欧州規格を満たす必要があります。

テストは第 6 条の基礎であり、材料タイプのテスト、工場生産管理 (FPC) テスト、デバイスタイプのテスト、設置前テストが含まれます。-デバイスの形状、材料、または接続システムに変更がある場合は型式テストが必要ですが、FPC テスト (サンプリング レート 2% 以上) は量産時の一貫したパフォーマンスを保証します。

DDDこれらの製品は、線形または非線形の特性に基づいて異なる用途でヨーロッパおよびアメリカの耐震工学で広く使用されています。以下は、主流の製品、その主要な機能、および一般的な使用例の概要です。

1. リニアデバイス（LD）

LD は線形構造モデリングを必要とするプロジェクトに最適で、非線形エネルギーの散逸を最小限に抑えながら安定した剛性調整を実現します。一般的なタイプは次のとおりです。

リニアメタルダンパー

主な機能:炭素鋼または低合金鋼で製造されたこれらのダンパーは、大きな降伏段階を伴うことなく、ほぼ-理想的な線形力-変位挙動を示します。それらは構造固有周期を調整するために弾性変形に依存しており、エネルギー散逸能力は弱い。

アプリケーション:既存の工業用建物の耐震改修など、追加のエネルギー散逸が少なく、動的特性の最適化が必要な中小規模のフレーム構造に適しています。-

コンプライアンスのハイライト: 材料は EN 10025 規格を満たしている必要があり、型式試験を通じてサイクル安定性が検証されています。

リニア粘弾性ダンパー

主な機能:低-減衰エラストマー（第 8 条の表 10 に準拠）を利用したこれらのダンパーは、-準線形減衰特性と安定した有効剛性を提供します。剛性調整と穏やかなエネルギー散逸を組み合わせており、線形動的モデリングと互換性があります。

アプリケーション:温度条件が安定した中程度の地震帯に位置する建物のカーテンウォール、機器の基礎、補助剛性調整コンポーネントに最適です。

コンプライアンスのハイライト:動的せん断試験は、材料パラメータの偏差（供給、温度などによる）が第 6 条の表 4 の制限を満たす性能を検証するために必要です。

荷重-ベアリング座屈-拘束ブレース（BRB）

主な機能:次のように分類されますDDD追加の減衰を提供します。BRBエネルギー散逸が弱い、線形耐荷重と剛性特性を優先します。{0}コアの材質は高張力鋼（EN 10083）で、スリーブがコアの座屈を防止して、一貫した引張能力と圧縮能力を確保します。-

アプリケーション:耐荷重能力と動的特性の最適化の両方が必要とされる、高層鉄骨フレームや大規模なスパンの空間構造物における横耐力システム。{{3}

コンプライアンスのハイライト: 型式試験には、SLS 要件を満たす残留変位を備えた接続システムが含まれている必要があります。

2. 非線形デバイス (NLD)

NLD は、強い非線形性を利用して重大な地震エネルギーを散逸させるため、地震強度の高い地域では重要です。{0}非線形構造モデリングが必要であり、さまざまな構成で利用できます。

金属製イールドダンパー

主な機能:低い降伏強度と高い延性を備えた低降伏鋼（LY100、LY160、LY225など）から作られています。-力-変位曲線は、安定した降伏後の剛性と優れた周期エネルギー散逸を備えた明確な双線形挙動を示します。-

サブタイプ: シアー-タイプ, 曲げ-タイプ、 そしてアキシャル-降伏ダンパー、さまざまな設置スペースや力の要件に適応できます。

アプリケーション:新しい建物の耐震設計と既存の建物の改修、特にフレーム構造と耐力壁構造の高耐震ゾーン{0}}{1}}。

コンプライアンスのハイライト:材料には単調引張試験と周期的性能試験が必要です。加速老化 (70 度で 14 日間) 後、性能変化は 20% を超えてはなりません。

フリクションダンパー

主な機能: エネルギー散逸接触面間の相対的な滑りによって、長方形のヒステリシス力変位曲線（強い非線形性）を使用して実現されます。{0}摩擦係数が安定しており、エネルギー散逸は変位振幅に直接関係します。材料の歩留まりに依存しないため、長い耐用年数と最小限のメンテナンスが保証されます。

サブタイプ: プレート-タイプ, 円筒形-タイプ、 そして球面摩擦ダンパー、多方向の変位要件に適しています。-

アプリケーション:長-橋、大規模なスパンのスタジアム、高層構造物、-その他の大きな排水量を必要とするプロジェクト。原子力発電所の補助施設など、長期間安定したエネルギー散逸と低メンテナンスが必要なシナリオに最適です。-

コンプライアンスのハイライト:摩耗の安定性を確認するには、長期にわたる摩擦試験が必要です。-金属部品の材料特性の上限と下限の比は 1.4 を超えてはなりません。

変位-増幅ダンパー

主な機能:機械的増幅機構 (トグル、ハサミ、ギアなど) を統合したこれらのダンパーは、小さな構造変位を (3 ～ 4 倍) 増幅して、エネルギー散逸小さな変形シナリオでの効率が高く、強い非線形性を示します。{0}

動作原理:トグル ブレース、シザー トラス、またはギア ラック機構は層間の変位を増幅し、増幅された変位を内部の減衰要素（低降伏鋼芯、摩擦部品など）に伝達し、「小さな変位、大きなエネルギー散逸」を実現します。-

アプリケーション:耐力壁構造物、チューブ構造物、堅固な産業プラントなど、横方向の変形が小さい構造物。小規模な地震時に十分なエネルギー散逸が必要なプロジェクトにも適しています。

コンプライアンスのハイライト: 増幅メカニズムの強度と安定性を検証する必要があります。最大変位の 25%、50%、および 100% での繰り返しテストが必要です。

形状記憶合金 (SMA) ダンパー

主な機能:形状記憶合金 (Ni- Ti 合金など) を利用するこれらのダンパーは、エネルギーを散逸し、相変態 (マルテンサイトからオーステナイト) を通じて自己中心化を実現します。-。力-変位曲線は、残留変位を最小限に抑えた非線形ヒステリシス挙動を示します。

動作原理:地震中、SMA ワイヤ/バーは塑性変形 (マルテンサイト変態) を受け、エネルギーを散逸させる。地震後、材料は位相反転によって自動的に元の形状に戻り、構造残留変位が大幅に減少します。-

アプリケーション:歴史的建造物（地震後の被害を最小限に抑える必要がある）、精密機器工場、橋梁伸縮継手。-エネルギー散逸と自己中心化機能の両方を優先するプロジェクトに最適です。-

コンプライアンスのハイライト: 使用温度範囲とひずみ速度をカバーする、相変態特性 (DSC)、単調引張破壊、およびサイクル性能のテストが必要です。材料は既存の欧州基準を満たさなければなりません。

標準アライメント:確保するDDD製品は、国境を越えたプロジェクトにおいて、EN15129 第 6 条と現地の耐震基準 (ヨーロッパのユーロコード 8、米国の ASCE 7 など) の両方に準拠しています。-

モデリングの互換性:正確な地震応答解析を確保するには、線形構造モデリングには LD を選択し、非線形モデリングには NLD を選択します。

品質保証：完全な型式試験証明書と厳格な FPC プロセスを備えた製品を優先して、量産時の性能の一貫性を保証します。

アプリケーションの特異性:DDD タイプを構造特性 (変位要求、剛性など) および環境条件 (温度、腐食リスクなど) に適合させて、耐震性能を最適化します。