新材料を用いた「レンズダンパー🄬」の構造性能評価を取得

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　レンズダンパー推進協議会の5社（(株)ダット、飛島建設(株)、鉄建建設(株)、青木あすなろ建設(株)、西松建設(株)）は、共同で研究開発を行っている制震ダンパー「レンズダンパー（LSPD：Lens-type Shear Panel Damper）」に、疲労特性に優れた新材料として注目されている「FMS合金（Fe-Mn-Si系合金）」を採用し、「LSPD設計・施工マニュアル」を刷新、2022(令和4)年3月25日付けで日本ERI(株)にて構造性能評価を取得しました。

　FMS合金は、一般流通材として入手可能となった材料であり、優れた疲労特性を有しています。FMS合金の特性とレンズダンパーの特徴である凹レンズ形状を活かし最適な形状を確立したことで、エネルギー吸収性能に優れ疲労耐久性の高いダンパーを実現しました。

 

■開発の背景

　東北地方太平洋沖地震（2011年）で長時間にわたる地震動が発生したことや、熊本地震（2016年）で2日の間に大地震が複数回発生したことを受け、長時間にわたる地震動や繰り返しの大地震への対策の重要性が叫ばれています。

　LSPDの設置により地震に対する建物の変形を抑制して被災後の建物の継続使用性を確保します。共同住宅においては住民の快適な生活を維持することが可能となり、また、企業にとってはBCP対策に資するとともに、SDGsの「11.住み続けられるまちづくりを」に向けた取り組みにもつながり、お客様に対する有用性が高いと考えています。

 

■レンズダンパーの特徴

　LSPDは、間柱やブレース等の周辺部材を介して建築物に取り付けます。地震時に建築物に生じる変位をLSPD に伝達し、LSPDにせん断変形を生じさせることで地震エネルギーを吸収させ、建築物の地震時応答変形を抑制します。

　LSPD（写真1）は、中央部の両面に凹レンズ形状を有することが特徴です。凹レンズ形状がない場合は、フィレット部へ応力が集中しフィレット部が早期に破断しますが、凹レンズ形状がある場合は、パネル全体に応力やひずみを分散させることができます。

　LY225を用いた従来のLSPDは、中央の最薄部の厚さ(t)が板厚(T)の1/2となるよう凹レンズ形状の曲率を設定していますが、FMS合金を用いたLSPDでは、曲率をパラメータとした加力実験により、最も優れたエネルギー吸収性能を発揮させることができる形状としてt/T＝2/3を採用しました（図1）。

 

 

■FMS合金の基本性能

　FMS合金は、鉄系形状記憶合金の一種です。化学成分の最適化によって繰り返し変形時の性能劣化を抑え、優れた疲労特性を有しています。図2にFMS合金、LY225、建築構造用圧延鋼材（SN400B）の材料引張試験結果を示します。FMS合金は、LY225と比較すると最大荷重は2倍以上、伸び量は1.5倍あり、高い耐力と優れた伸び性能を有しています。