特許 6188529 ポリエチレン管の耐震構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6188529

(24)【登録日】2017年8月10日

(45)【発行日】2017年8月30日

(54)【発明の名称】ポリエチレン管の耐震構造

(51)【国際特許分類】

   F16L 5/00 20060101AFI20170821BHJP

   E02D 27/34 20060101ALN20170821BHJP

【ＦＩ】

   F16L5/00 J

   !E02D27/34 A

【請求項の数】10

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2013-214112(P2013-214112)

(22)【出願日】2013年10月11日

(65)【公開番号】特開2014-98484(P2014-98484A)

(43)【公開日】2014年5月29日

【審査請求日】2016年7月12日

(31)【優先権主張番号】特願2012-227629(P2012-227629)

(32)【優先日】2012年10月15日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000002174

【氏名又は名称】積水化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000947

【氏名又は名称】特許業務法人あーく特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】水川 賢司

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 剛史

(72)【発明者】

【氏名】大沼 浩身

(72)【発明者】

【氏名】大道 康之

【審査官】 柳本 幸雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５３−０４３２２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−０２３１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０５５０６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２７３６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１９６８５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１１６１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３０６２５７０（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｌ ５／００

Ｅ０２Ｄ ２７／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

構造物を貫通するポリエチレン管の管軸直角方向の耐震性を向上させる耐震構造であって、
前記ポリエチレン管の外径よりも大きな内径を有するさや管が、構造物外側の埋設土中のポリエチレン管を構造物外面から所定長さ以上にわたって覆っており、
前記さや管は０．５ｍ以上の長さを有して、該さや管の一端部が構造物外面に固定され、
前記ポリエチレン管と前記さや管との間に、クッション層又は空気層若しくはクッション層及び空気層が設けられたことを特徴とするポリエチレン管の耐震構造。

【請求項2】

構造物に設けられた貫通孔を貫通するポリエチレン管の管軸直角方向の耐震性を向上させる耐震構造であって、
前記貫通孔の内径よりも大きな内径を有し、構造物外側の埋設土中のポリエチレン管を構造物から所定長さ以上にわたって覆うさや管の一端部が構造物外面に固定され、
前記ポリエチレン管と前記さや管との間に、クッション層又は空気層若しくはクッション層及び空気層が設けられたことを特徴とするポリエチレン管の耐震構造。

【請求項3】

構造物を貫通するポリエチレン管の管軸直角方向の耐震性を向上させる耐震構造であって、
前記ポリエチレン管の外径よりも大きな内径を有し、構造物外側のポリエチレン管を構造物から所定長さ以上にわたって覆うさや管の一端部が構造物外面に固定され、
前記ポリエチレン管と前記さや管との間に、クッション層又は空気層若しくはクッション層及び空気層が設けられ、
前記さや管の他端部には、設定曲率半径に拡開された拡開部が備えられたことを特徴とするポリエチレン管の耐震構造。

【請求項4】

請求項１乃至３の何れか一つに記載のポリエチレン管の耐震構造において、
前記さや管の一端部にフランジが設けられ、該フランジはアンカーボルトを介して構造物に固定されたことを特徴とするポリエチレン管の耐震構造。

【請求項5】

構造物を貫通するポリエチレン管の管軸直角方向の耐震性を向上させる耐震構造であって、
前記ポリエチレン管の外径よりも大きな内径を有し、構造物外側のポリエチレン管を構造物から所定長さ以上にわたって覆うさや管が構造物外面に固定され、
前記ポリエチレン管と前記さや管との間に、クッション層又は空気層若しくはクッション層及び空気層が設けられ、
前記さや管は一端部にフランジが設けられ、該フランジはアンカーボルトを介して構造物に固定され、
構造物外面とフランジとの間に板フランジが配設され、構造物外面と板フランジとの間及び板フランジとポリエチレン管の外周面との間にそれぞれシール材が配設されたことを特徴とするポリエチレン管の耐震構造。

【請求項6】

請求項１乃至５の何れか一つに記載のポリエチレン管の耐震構造において、
前記ポリエチレン管の軸心に対して前記さや管の軸心が同一軸心上に配置されたことを特徴とするポリエチレン管の耐震構造。

【請求項7】

請求項１乃至５のいずれか一つに記載のポリエチレン管の耐震構造において、
前記ポリエチレン管の軸心に対して前記さや管の軸心が上下方向に変位して配置されたことを特徴とするポリエチレン管の耐震構造。

【請求項8】

請求項１乃至３に記載のポリエチレン管の耐震構造において、
前記ポリエチレン管の外径をＤ１ｍｍ、さや管の内径をＤ２ｍｍ、その長さをＬｍｍとするとき、管軸直角方向の目標地盤変位吸収量Ｘｍｍに対し、Ｄ２−Ｄ１＞１／３・Ｘ、かつ、Ｌ＞２Ｘであることを特徴とするポリエチレン管の耐震構造。

【請求項9】

請求項１乃至３に記載のポリエチレン管の耐震構造において、
前記さや管の先端部にキャップ部材が装着されたことを特徴とするポリエチレン管の耐震構造。

【請求項10】

請求項４に記載のポリエチレン管の耐震構造において、
構造物外面とフランジとの間に板フランジが配設され、構造物外面と板フランジとの間及び板フランジとポリエチレン管の外周面との間にそれぞれシール材が配設されたことを特徴とするポリエチレン管の耐震構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、建物壁や基礎等の構造物を貫通するポリエチレン管の耐震性を向上させる耐震構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、耐蝕性、耐久性に優れるとともに、重量が軽く施工性がよい、可撓性があるため耐震性に優れるといった利点から、水道水等を供給するに際してポリエチレン管が採用されている。ポリエチレン管が建物壁や基礎等の構造物を貫通する場合において、図２１に示すように、地盤上の１点に集中するような地盤変位が鉛直方向に作用した場合、構造物Ｋと地盤Ｇの境界で剪断力が発生し、ポリエチレン管１０の曲げ歪みが最大となり、構造物Ｋから離れるにしたがって、歪みは減少する。この場合にポリエチレン管が吸収できる地盤変位量は、ガス導管耐震設計指針に基づき数１に示されている。

【0003】

【数1】

【0004】

ここに、ΔＶ：管軸直角方向の地盤変位吸収量ｃｍ
Ｄ：管の外径ｃｍ
Ｅ：管の等価弾性係数Ｎ／ｃｍ²
Ｉ：管の断面二次モーメントｃｍ⁴
κ：地盤反力係数Ｎ／ｃｍ³
ε₀：管の基準歪み
ポリエチレン管の場合において、計算する際の物性は、ガス導管耐震設計指針に記載のポリエチレン管の考え方に従い、以下の通りとし、計算した結果を表１に示す。
１．管の等価弾性係数Ｅは、管の弾性係数の１／２である５０ｋＮ／ｃｍ²を採用する。２．管の基準歪みε₀ は、管の降伏歪み（１０％）とする。
３．管の単位面積当たりの地盤拘束力τは、０．９８Ｎ／ｃｍ²とする。
４．地盤反力係数κは、κ＝８２．３／Ｄ^0.75Ｎ／ｃｍ³で算出する。

【0005】

【表1】

【0006】

一方、東日本大震災において、構造物と埋設地盤との１０ｃｍ以上の地盤変位が確認されていることから、１０ｃｍ以上の地盤変位吸収能力が要望されることを考慮すれば、ポリエチレン管が単独で吸収できる地盤変位吸収量が不足していることは、表１から明らかである。

【0007】

また、地震等によって局地的な地盤変位が生じた際の対策としては、伸縮可撓継手が採用されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１０−１９０３０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、前述した伸縮可撓継手は、接続対象を鋳鉄管とするものであり、ポリエチレン管に適用するためには、ポリエチレン管の一部を鋳鉄管に置換しなければならず、作業が複雑になり、作業に多くの時間を必要とするものとなる。特に、管径が一致しない場合には、さらに複雑になる。また、接続箇所が増える分漏水の可能性も大きくなる他、建物壁等の構造物に受口部材又は挿口部材を固定する等の工事が必要となり、伸縮可撓継手そのものが高価であることと相俟ってコストがかさむという問題がある。

【0010】

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、構造物を貫通するポリエチレン管の管軸直角方向の地盤変位吸収能力を向上させることのできるポリエチレン管の耐震構造を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、構造物を貫通するポリエチレン管の管軸直角方向の耐震性を向上させる耐震構造であって、前記ポリエチレン管の外径よりも大きな内径を有するさや管が、構造物外側の埋設土中のポリエチレン管を構造物外面から所定長さ以上にわたって覆っており、前記さや管は０．５ｍ以上の長さを有して、該さや管の一端部が構造物外面に固定され、前記ポリエチレン管と前記さや管との間に、クッション層又は空気層若しくはクッション層及び空気層が設けられたことを特徴とするものである。

【0012】

また、本発明は、構造物に設けられた貫通孔を貫通するポリエチレン管の管軸直角方向の耐震性を向上させる耐震構造であって、前記貫通孔の内径よりも大きな内径を有し、構造物外側の埋設土中のポリエチレン管を構造物から所定長さ以上にわたって覆うさや管の一端部が構造物外面に固定され、前記ポリエチレン管と前記さや管との間に、クッション層又は空気層若しくはクッション層及び空気層が設けられた構成であってもよい。

【0013】

また、本発明は、構造物を貫通するポリエチレン管の管軸直角方向の耐震性を向上させる耐震構造であって、前記ポリエチレン管の外径よりも大きな内径を有し、構造物外側のポリエチレン管を構造物から所定長さ以上にわたって覆うさや管の一端部が構造物外面に固定され、前記ポリエチレン管と前記さや管との間に、クッション層又は空気層若しくはクッション層及び空気層が設けられ、前記さや管の他端部には、設定曲率半径に拡開された拡開部が備えられた構成であってもよい。地盤変位に伴ってポリエチレン管が変形し、さや管に接触した場合、さや管の拡開部に沿って曲げ変形することから、ポリエチレン管の曲がりに伴う歪みの発生を抑制することができるとともに、点接触による屈曲点の発生を抑制することができる。

【0014】

また、本発明は、構造物を貫通するポリエチレン管の管軸直角方向の耐震性を向上させる耐震構造であって、前記ポリエチレン管の外径よりも大きな内径を有し、構造物外側のポリエチレン管を構造物から所定長さ以上にわたって覆うさや管が構造物外面に固定され、前記ポリエチレン管と前記さや管との間に、クッション層又は空気層若しくはクッション層及び空気層が設けられ、前記さや管は一端部にフランジが設けられ、該フランジはアンカーボルトを介して構造物に固定され、構造物外面とフランジとの間に板フランジが配設され、構造物外面と板フランジとの間及び板フランジとポリエチレン管の外周面との間にそれぞれシール材が配設された構成であってもよい。

【0015】

上記本発明によれば、ポリエチレン管の管軸直角方向の地盤変位が発生したとき、構造物と地盤との境界面において、ポリエチレン管を覆うさや管に一次的に剪断力が作用し、地盤と直接接触していないポリエチレン管に剪断力は作用せず、ポリエチレン管の地盤変位吸収能力を大きく向上させることができる。また、クッション層又は空気層若しくはクッション層及び空気層によって埋設土や不明水がさや管内部に浸入することを防止できる。この場合、さや管としては、構造物と地盤の境界面において、ポリエチレン管に剪断力が作用しないように、ポリエチレン管の外径よりも大きな内径を有すればよいことから、特に材質は限定されず、塩ビ管、ポリエチレン管、ポリプロピレン管、鋼管等を採用することができる。

【0016】

本発明において、さや管の一端部にフランジを設け、フランジがアンカーボルトを介して構造物に固定されることが好ましい。これにより、さや管を構造物に一体に固定することができる。

【0017】

この場合、フランジとしては、さや管にＴＳフランジや板フランジ、フランジアダプター等のフランジ部材を設けてもよいし、さや管の一端部を鍔返しすることによってフランジを形成してもよい。なお、フランジ部材の接合に際しては、さや管の材質に合わせて接着や融着等の適宜の手段が採用される。また、フランジをルーズフランジや割りフランジとすると、アンカーボルトとの周方向の位置合わせが容易となり、さらに好ましい。さらに、構造物外面とフランジとの間にシール材が配設されると、構造物とフランジとの間を確実に密封することができ、さや管内部に不明水や埋設土が浸入するのを防止することができる。

【0018】

本発明において、構造物外面とフランジとの間に板フランジを配設し、構造物外面と板フランジとの間及び板フランジとポリエチレン管の外周面との間にそれぞれシール材が配設されることが好ましい。これにより、構造物と板フランジとの間及び板フランジとポリエチレン管との間を確実に密封することができ、さや管内部に不明水等が浸入するのを防止することができる。

【0019】

本発明において、ポリエチレン管の軸心に対してさや管の軸心が同一軸心上に配置されることが好ましい。これにより、ポリエチレン管の軸心直角方向の地盤変位が発生した場合、何れの方向の地盤変位に対してもポリエチレン管の変形吸収能力を均等に確保することができる。

【0020】

本発明において、ポリエチレン管の軸心に対してさや管の軸心が上下方向に変位して配置されることが好ましい。これにより、ポリエチレン管の軸心直角方向の沈下又は隆起が予測される場合において、予測される地盤変位に対するポリエチレン管の変形吸収能力を、同一軸心上に配置する場合に比較して向上させることができる。

【0021】

本発明において、ポリエチレン管の外径をＤ１ｍｍ、さや管の内径をＤ２ｍｍ、その長さをＬｍｍとするとき、管軸直角方向の目標地盤変位吸収量Ｘｍｍに対し、Ｄ２−Ｄ１＞１／３・Ｘ、かつ、Ｌ＞２Ｘであることが好ましい。これにより、目標地盤変位吸収量に対して、使用するポリエチレン管の外径に基づいて、さや管の内径及び長さを簡易的に求めることができる。

【0022】

本発明において、前記クッション層がポリエチレン管に巻かれたシート状フォーム又はエアパッキンであることが好ましい。これにより、さや管内部に埋設土等の浸入を防止するクッション層を予め形成することができる。

【0023】

本発明において、前記クッション層がポリエチレン管とさや管との空間に注入された発泡剤による発泡体であることが好ましい。これにより、さや管内部に埋設土等の浸入を防止するクッション層を予め形成することができる。

【0024】

本発明において、前記クッション層がポリエチレン管に嵌挿された円筒状発泡体であることが好ましい。これにより、さや管内部に埋設土等の浸入を防止するクッション層を予め形成することができる。

【0025】

本発明において、前記空気層がポリエチレン管の他端部に装着されたゴムスポンジによって形成されることが好ましい。これにより、さや管内部に埋設土等の浸入を防止する空気層を予め簡単に形成することができる。

【0026】

本発明において、前記さや管の先端部にキャップ部材が装着されることが好ましい。これにより、キャップ部材を介してさや管の先端部を密閉することができることから、さや管内への埋設土等の浸入を一次的に防止することができる。

【発明の効果】

【0027】

本発明によれば、構造物を貫通するポリエチレン管の管軸直角方向の地盤変位吸収能力を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明のポリエチレン管の耐震構造の一実施形態を示す断面図である。

【図2】図１のポリエチレン管の耐震構造の変形例を示す断面図である。

【図3】本発明のポリエチレン管の耐震構造の解析モデル図である。

【図4】普通地盤における沈下量と管最大歪みとの関係を示す解析図である。

【図5】普通地盤におけるさや管長さと管最大歪みとの関係を示す解析図である。

【図6】沈下量３００ｍｍにおける構造物からの距離と管歪みとの関係を示す解析図である。

【図7】さや管なしの場合において、普通地盤、軟弱地盤での沈下量３００ｍｍにおける管変位を示す解析図である。

【図8】長さ１ｍのさや管の場合において、普通地盤、軟弱地盤での沈下量３００ｍｍにおける管変位を示す解析図である。

【図9】長さ１ｍのさや管、普通地盤の場合において、さや管の管径を変えて沈下量と管最大歪みとの関係を示す解析図である。

【図10】沈下量３００ｍｍの場合において、さや管長さを変えて地盤弾性率と誤差（３０％）を修正した管最大歪みとの関係を示す解析図である。

【図11】本発明のポリエチレン管の耐震構造の実施例１を示す断面図である。

【図12】本発明のポリエチレン管の耐震構造の実施例２を示す断面図である。

【図13】本発明のポリエチレン管の耐震構造の実施例３を示す断面図である。

【図14】本発明のポリエチレン管の耐震構造の実施例４を示す断面図である。

【図15】本発明のポリエチレン管の耐震構造の実施例５を示す断面図である。

【図16】図１５のポリエチレン管の耐震構造におけるキャップ部材の変形例を示す部分断面図である。

【図17】図１５のポリエチレン管の耐震構造におけるキャップ部材の他の変形例を示す部分断面図である。

【図18】本発明のポリエチレン管の耐震構造の実施例６を示す断面図である。

【図19】本発明のポリエチレン管の耐震構造の変形実施例を示す平面図である。

【図20】図１９のポリエチレン管の耐震構造の変形例を示す平面図である。

【図21】構造物を貫通するポリエチレン管に管軸直角方向の地盤変位が発生した場合の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

【0030】

図１には、本発明のポリエチレン管の耐震構造の一実施形態が示されている。

【0031】

この耐震構造は、建物壁や基礎等の構造物Ｋを貫通するポリエチレン管１０と、構造物Ｋ外面に固定され、ポリエチレン管１０の外径よりも大きな内径を有して構造物外側のポリエチレン管１０を構造物Ｋから所定長さ以上にわたって覆うさや管２０と、ポリエチレン管１０の外周面とさや管２０の内周面との空間に充填されたクッション層３０とから構成され、さや管２０の一端部には、フランジ２１、具体的には、ＴＳフランジ２１１が接着されており、ＴＳフランジ２１１が構造物Ｋの外面にアンカーボルト２２を介して一体に固定されている。

【0032】

これにより、ポリエチレン管１０の管軸直角方向の地盤変位が発生したとき、構造物Ｋと地盤Ｇとの境界面において、ポリエチレン管１０は地盤Ｇと直接接触していないため、ポリエチレン管１０に剪断力は作用せず、地盤変位吸収能力を向上させることができる。また、ポリエチレン管１０とさや管２０との空間には、クッション層３０が充填されることにより、空間内に埋設土や不明水が浸入することを防止できる。

【0033】

クッション層３０を形成する材料としては、軟質ウレタンフォーム、軟質ウレタン、エアーパッキン、発泡ポリエチレンを挙げることができる。

【0034】

なお、ポリエチレン管１０が貫通する構造物Ｋの貫通孔には、ポリエチレン管１０の外周面との間にモルタルが充填されるとともに、シリコンシーラント２３が充填されており、構造物Ｋとポリエチレン管１０との間を密封し、埋設土や不明水が構造物Ｋの内部に浸入することを防止している。

【0035】

また、さや管２０のＴＳフランジ２１１の、構造物Ｋ外面と接する外面には、パッキン２４が配設されており、構造物Ｋとフランジ２１との間を密封することができ、さや管２０内部に埋設土や不明水が浸入するのを防止できる。

【0036】

さらに、さや管２０を構造物Ｋに固定するに際して、さや管２０の一端部を鍔返しによってフランジを形成し、該フランジを構造物Ｋにアンカーボルト２２を介して固定してもよい。

【0037】

ところで、前述した実施形態においては、ポリエチレン管１０の軸心に対してさや管２０を同一軸心上に軸心が位置するように構造物Ｋの外面に固定した場合を例示したが、図２に示すように、ポリエチレン管１０の軸心に対してさや管２０の軸心が鉛直方向に変位した位置に配置してもよい。例えば、地盤条件よって沈下が予測される場合には、ポリエチレン管１０の軸心よりも軸心が下方に位置するように、さや管２０を構造物Ｋに固定することが好ましい。この場合には、同一軸心上に設ける場合に比較して、地盤沈下方向の変位吸収能力ｈが向上する。また、さや管２０の内径を小さくすることもできる。

【0038】

ここで、ポリエチレン管１０の外径Ｄ１と、さや管２０の内径Ｄ２及び長さＬとの適正な関係を把握するため、コンピュータ（使用ソフト：ＡＢＡＱＵＣ６．１１）を用いて解析した。
（解析による検討）
図３に示すように、さや管（呼び径３００ｍｍの硬質塩化ビニル管（肉厚管）＝ＶＰ３００：外径３１８ｍｍ、肉厚１５．１ｍｍ、長さ０ｍ、０．５ｍ、１．０ｍ、１．５ｍの４種類）の中にポリエチレン管（呼び径７５ｍｍ：外径８９ｍｍ、肉厚８．１ｍｍ、長さ４．５ｍ）を同一軸心上に配置し、固定端側が揃っている構造とする。

【0039】

地盤を表現するため、管の上下方向にそれぞれ弾性ばねを設定した。地盤のサイズは、ポリエチレン管の表面から上０．６ｍ、下１．０ｍである。

【0040】

材料物性値を表２に示す。

【0041】

【表2】

【0042】

なお、境界条件は次の通りである。
１．ポリエチレン管、さや管の左端点を完全固定
２．下側地盤ばねの下側節点を完全固定
３．上側地盤ばねの上側節点を鉛直方向以外に固定
４．上側地盤ばねの上側節点を鉛直方向に強制変位（１０，２０，３０，４０ｃｍ）
５．ポリエチレン管とさや管の摩擦係数０．１
また、その他と条件としては、
・さや管、ポリエチレン管は降伏応力に達した後は破壊するとし、剛性（弾性率）を０とした。
・埋設土は普通地盤と軟弱地盤を考慮し、地盤弾性率をそれぞれ１０ＭＰａ、１ＭＰａとした。

【0043】

なお、土に関しては、地盤弾性率から地盤反力係数に換算して入力した。

【0044】

地盤反力係数κ＝Ｆ／ｕ＝σ・Ａ／ｕ＝Ｅ・ε・Ａ／ｕ＝Ｅ・Ａ／Ｄ＝Ｅ・Ｌ・Ｄ／Ｈ ここに、Ｆ：力、ｕ：変位、σ：応力、Ａ：面積、ε：歪み、Ｅ：地盤弾性率、Ｈ：土の深さ、Ｌ：管の長さ、Ｄ：管の直径
（解析結果）
解析結果を表３、表４に示す。表３は、普通地盤（地盤弾性率Ｅ＝１０ＭＰａ）の場合の沈下量とポリエチレン管に発生する最大歪み％を示し、表４は、軟弱地盤（地盤弾性率Ｅ＝１ＭＰａ）の場合の沈下量とポリエチレン管に発生する最大歪み％を示すものである。

【0045】

【表3】

【0046】

【表4】

【0047】

表より、地盤条件により発生歪みが大きく異なり、軟弱地盤より普通地盤の方がポリエチレン管に発生する歪みが大きいことがわかる。

【0048】

また、図４に、普通地盤での沈下量とポリエチレン管に発生する最大歪みの関係を示す。図４にガス導管耐震設計指針の数１から逆算した点■を併記するが、本解析では、地盤条件を地盤弾性率Ｅ＝１０とすれば、数１の計算式よりも約３０％歪みが大きくなる（安全側の結果となっている）ことがわかる。

【0049】

さらに、図５に普通地盤におけるさや管長さと最大歪みの関係を示すが、さや管の長さが長いほど発生歪みは小さくなる。ただし、さや管の長さが長くなれば経済的に不利となるため、目標地盤変位吸収量に対して適切な長さが存在することがわかる。

【0050】

さらにまた、図６に普通地盤、軟弱地盤での３０ｃｍ沈下時の管歪みを示す。図６から構造物からの距離が遠くなるほど歪みが減少することがわかる。

【0051】

さらに、図７（ａ）、（ｂ）にさや管なしの場合において、普通地盤、軟弱地盤での３０ｃｍ沈下時の管変位を示し、図８（ａ）、（ｂ）にさや管の長さが１ｍの場合において、普通地盤、軟弱地盤での３０ｃｍ沈下時の管変位を示す。

【0052】

次に、さや管の内径は大きいほど優位であることは明白であるが、どの程度の内径が必要か検討するため、さや管としてＶＰ管（呼び径２００ｍｍ（ＶＰ２００）、２５０ｍｍ（ＶＰ２５０）、３００ｍｍ（ＶＰ３００））を用いて同様の解析を実施した。その結果を図９に示す。

【0053】

なお、解析条件は、さや管の長さＬ＝１ｍ、普通地盤とした。

【0054】

図９から、ある沈下量（２０ｃｍ）までは、ポリエチレン管に発生する最大歪みは変わらないが、沈下量３０ｃｍでは、ＶＰ２００とポリエチレン管が接触し、歪みが大きくなり、沈下量４０ｃｍでは、ＶＰ２５０とポリエチレン管が接触し、歪みが大きくなる結果となった。したがって、目標地盤変位吸収量Ｘに対し、最適なさや管内径寸法があることがわかる。

【0055】

これを踏まえて、目標地盤変位吸収量Ｘを３００ｍｍとし、普通地盤でも歪みが１０％程度（ポリエチレン管の降伏歪み＝許容歪み）であることとし、ポリエチレン管が呼び径７５ｍｍ（外径８９ｍｍ）であるとき、さや管として、ＶＵ管（硬質塩化ビニル管（肉薄管））を用い、呼び径２５０ｍｍ（ＶＵ２５０）で長さが１ｍとした。同様に他のサイズにおいても、目標地盤変位吸収量Ｘを３００ｍｍとし、普通地盤においても歪みが１０％程度であることとし、同様の解析を他サイズでも実施した。その結果を表５に示す。

【0056】

【表5】

【0057】

この場合、目標地盤変位吸収量が３００ｍｍより小さければさや管の長さＬは短くでき、その内径Ｄ２も小さくできる。

【0058】

一方、図１０に、ガス導管耐震設計指針の数１と解析の誤差（３０％）を修正し、地盤弾性率と管歪みの関係をさや管の長さＬ毎に示す。図１０によれば、呼び径７５ｍｍのポリエチレン管は、軟弱地盤において、Ｌ＝１．０ｍとＬ＝０．５ｍとの間であるＬ＝０．７ｍで歪みが１０％になる（点●で示す）ことにより、さや管の長さと目標地盤変位吸収量との比７００／３００＝２．３から、Ｌ＞２Ｘを得た。

【0059】

また、地盤条件によりさや管の撓み量が異なるため（図８参照）、さや管とポリエチレン管を同一軸心上に配置することで、地盤条件での対応範囲が広がるものとなる。ただし、予め地盤条件が沈下と把握されている場合には、さや管の軸心をポリエチレン管の軸心に対して下方にずらして配置すれば、さや管の内径寸法を小さくすることもできる。

【0060】

さらに、表５は、さや管とポリエチレン管を同一軸心上に配置した場合を示している。ここで、呼び径１５０ｍｍのポリエチレン管の場合、Ｄ２−Ｄ１＝１３３ｍｍとなるが、軸心をずらすことにより、１００ｍｍでも十分対応可能なため、Ｄ２−Ｄ１＞１／３・Ｘを得た。

【0061】

これらのことから、管直角方向の目標地盤変位吸収量Ｘｍｍに対して、Ｄ２−Ｄ１＞１／３・Ｘで、Ｌ＞２Ｘを満たすようにポリエチレン管の外径Ｄ１、さや管の内径Ｄ２及び長さＬを選択すればよい。
（実施例）
図１１に実施例１を示す。この実施例は、ポリエチレン管１０（呼び径７５ｍｍ（外径Ｄ１＝８９ｍｍ）、長さ１７００ｍｍ）を、一端部にＴＳフランジ２１１を接着したさや管２０（内径Ｄ２＝２５０ｍｍ、長さＬ＝１０００ｍｍのＶＵ２５０）に挿通し、前後にそれぞれ４００ｍｍ、３００ｍｍ突出させるとともに、ポリエチレン管１０及びさや管２０を同一軸心上に配置し、それらの空間にクッション層３０を形成して製造され、施工現場に輸送される。そして、さや管２０のＴＳフランジ２１１の外面には、パッキン２４が配設されている。

【0062】

この耐震構造は、施工現場において、ポリエチレン管１０の先端部を構造物Ｋの貫通孔に挿入するとともに、構造物Ｋの貫通孔とポリエチレン管１０の外周面との間にモルタル及びシリコンシーラント２３を充填した後、ＴＳフランジ２１１を構造物Ｋの外面にアンカーボルト２２を介して固定すればよい。次いで、ポリエチレン管１０の各端部をそれぞれ構造物Ｋの外側に埋設された図示しない埋設本管及び構造物Ｋ内部に敷設された図示しない導入本管にそれぞれ接続する。

【0063】

ポリエチレン管１０とさや管２０との間にクッション層３０を形成するには、例えば、シート状の軟質ウレタンフォームやエアパッキンをポリエチレン管１０に巻き付けてさや管２０に挿入する案、円筒状軟質ウレタンフォームをポリエチレン管１０に被せ、さや管２０に挿入する案、ウレタン等のプラスチックフォームを注入し、発泡させる案等を挙げることができる。

【0064】

図１２に実施例２を示す。この実施例におけるポリエチレン管１０及びさや管２０の寸法は、実施例１と同一であるが、ＴＳフランジ２１１と構造物Ｋとの間に板フランジ２１２を介在し、構造物Ｋに対して板フランジ２１２及びＴＳフランジ２１１の順に重ねてアンカーボルト２２を介して固定するものである。この場合、板フランジ２１２の外面にポリエチレン管１０の外径よりも大きな外径のパッキン２４を配設するとともに、その内周面にパッキン２５を配設し、構造物Ｋと板フランジ２１２との間及び板フランジ２１２とポリエチレン管１０との間をそれぞれパッキン２４，２５を介して密封し、埋設土や不明水が構造物Ｋの内部やさや管２０の内部に浸入するのを防止することが好ましい。

【0065】

図１３に実施例３を示す。この実施例におけるポリエチレン管１０及びさや管２０の寸法は、実施例１と同一であるが、クッション層３０を形成することなく、さや管２０の他端部にゴムスポンジ２６を装着して空気層４０を形成し、埋設土等の浸入を防止するものである。すなわち、さや管２０の空気層４０に埋設土等が浸入して堆積すると、さや管２０内におけるポリエチレン管１０の曲がり範囲が制約され、所望の性能を発揮できないおそれがあるが、ゴムスポンジ２６を配設することにより、このような事態を防止することができる。

【0066】

図１４に実施例４を示す。この実施例は、ポリエチレン管１０（呼び径５０ｍｍ（外径Ｄ１＝６０ｍｍ）、長さ１３００ｍｍ）を、一端部に板フランジ２１２を融着したさや管２０（呼び径２００ｍｍ（外径Ｄ２＝２１６ｍｍ）、長さＬ＝５００ｍｍのポリエチレン管）に挿通し、前後にそれぞれ５００ｍｍ、３００ｍｍ突出させるとともに、ポリエチレン管１０及びさや管２０を同一軸心上に配置し、さや管２０の先端側及び基端側にそれぞれクッション層３０Ａ，３０Ｂを形成するとともに、先端側クッション層３０Ａ及び基端側クッション層３０Ｂとの間に空気層４０を形成して製造される。

【0067】

ここで、基端側クッション層３０Ｂは発泡スチロール（弾性率３ＭＰａ）、先端側クッション層３０Ａは発泡ウレタン（弾性率１ＭＰａ）であって、基端側クッション層３０Ｂの弾性率≧先端側クッション層３０Ａの弾性率に設定されている。これにより、地盤変位に対してポリエチレン管１０の応力集中を抑制することができる。すなわち、先端側クッション層３０Ａは、地盤変位が発生した際にポリエチレン管１０の曲がりによる変位が大きい部位を支持することから、ポリエチレン管１０の曲がりを阻害しないように柔らかい材質がよい。一方、基端側クッション層３０Ｂは、地盤変位が発生した際にポリエチレン管１０の曲がり初めの変位の小さい部位であることから、先端側クッション層３０Ａと同じ弾性率か、又は、大きく（硬く）てよい。

【0068】

図１５に実施例５を示す。この実施例は、ポリエチレン管１０（呼び径５０ｍｍ（外径Ｄ１＝６０ｍｍ）、長さ１４００ｍｍ）を、一端部にフランジアダプター２１３をバット融着したさや管２０（呼び径２００ｍｍ（外径Ｄ２＝２１６ｍｍ）、長さＬ＝５００ｍｍのポリエチレン管）に挿通し、前後にそれぞれ４００ｍｍ、５００ｍｍ突出させるとともに、ポリエチレン管１０及びさや管２０を同一軸心上に配置し、さや管２０の先端側及び基端側にそれぞれクッション層３０Ａ，３０Ｂを形成するとともに、先端側クッション層３０Ａ及び基端側クッション層３０Ｂとの間に空気層４０を形成し、さらに、さや管２０の先端部にキャップ部材２７を装着して製造される。

【0069】

この場合、キャップ部材２７は、ＥＰＤＭゴム（厚み１．５ｍｍ）製の略漏斗（ロート）状成形品であり、ゴムバンド２８を介してさや管２０の先端部に固定されている。

【0070】

なお、クッション層３０Ａ，３０Ｂは、前述した実施例４と同一である他、フランジアダプター２１３にルーズフランジ２１４を設け、ルーズフランジ２１４を介して構造物Ｋ外面に固定される。

【0071】

これにより、キャップ部材２７を介してさや管２０の先端部を閉鎖することができることから、埋設土等のさや管２０内への浸入をキャップ部材２７を介して一次的に防止することができる。

【0072】

なお、キャップ部材２７は、柔軟性を有する材料であれば特に限定されず、例えば、エラストマー、その他のゴム、軟質樹脂等を採用することができる。また、さや管２０に対するキャップ部材２７の固定方法としては、ゴムバンド２８以外に、ＰＰバンド、紐を利用した締結や接着剤による接着等を利用することができる。また、キャップ部材２７の弾性によって脱落しないならば、結束具等を利用せずに装着するのみでも構わない。

【0073】

また、キャップ部材２７としては、図１６、図１７に示すように、浅い円筒状や蛇腹ブーツ状に形成してもよい。図１６に示す浅い円筒状のキャップ部材２７では、さや管２０の先端からの突出代を可及的に抑えることができ、埋設本管及び構造物Ｋとの間隔が少ない場合に好適に採用することができる。図１７に示す蛇腹ブーツ状のキャップ部材２７では、地盤変位に伴ってポリエチレン管１０が変形した場合、その変形にキャップ部材２７も追従して変形することから、ポリエチレン管１０とキャップ部材２７との間に隙間を発生させることがなく、埋設土等の浸入を防止できる。

【0074】

図１８に実施例６を示す。この実施例は、ポリエチレン管１０（呼び径５０ｍｍ（外径Ｄ１＝６０ｍｍ）、長さ１９００ｍｍ）を、一端部にフランジアダプター２１３をバット融着するとともに、他端部が半径６００ｍｍでラッパ状に拡開する拡開部２０ａに形成したさや管２０（呼び径２００ｍｍ（外径Ｄ２＝２１６ｍｍ）、長さＬ＝１０００ｍｍのポリエチレン管）に挿通し、前後にそれぞれ７００ｍｍ、２００ｍｍ突出させるとともに、ポリエチレン管１０及びさや管２０を同一軸心上に配置し、それらの空間にクッション層３０を形成して製造される。

【0075】

このようなさや管２０によれば、地盤変位に伴ってポリエチレン管１０が変形した場合、さや管２０の拡開部２０ａの曲率半径に沿って曲げ変形し（図１８鎖線状態参照）、ポリエチレン管１０の曲がりに伴う歪みの発生を抑制することができるとともに、屈曲点が発生することを抑制することができる。

【0076】

図１９に変形例を示す。この変形例は、エルボ状のさや管２０Ａ内にエルボ状のポリエチレン管１０Ａを配設して構成される。具体的には、一端部に鍔返しによるフランジ２１を設けたポリエチレン管（内径Ｄ２＝２５０ｍｍ、長さＬ＝８７０ｍｍ）を中間位置で管軸に対して４５度で切断するとともに、切断端面同士をバット融着してエルボ状のさや管２０Ａを形成する。また、ポリエチレン管１０１（外径Ｄ１＝８９ｍｍ、長さ３９５ｍｍ）をエルボ１１とＥＦ継手１２を介して接合するとともに、エルボ１１側からエルボ状のさや管２０Ａにフランジ２１側管口を通して挿入する一方、エルボ状のさや管２０Ａの他方の管口を通してポリエチレン管１０２（外径Ｄ１＝８９ｍｍ、長さ２９５ｍｍ）を挿入し、エルボ状のさや管２０Ａ内において、ポリエチレン管１０２をエルボ１１とＥＦ継手１２を介して接合することにより、エルボ状のさや管２０Ａ内にエルボ状のポリエチレン管１０Ａを配置する。そして、エルボ状のさや管２０Ａのフランジ２１側管口から２５０ｍｍ、他方の管口から１５０ｍｍエルボ状のポリエチレン管１０Ａの各管端部をそれぞれ突出させるとともに、エルボ状のポリエチレン管１０Ａ及びエルボ状のさや管２０Ａを同一軸心上に配置し、それらの空間にクッション層３０を形成して製造されたものである。

【0077】

この場合、エルボ状のさや管２０Ａの一端部に鍔返しによってフランジ２１を形成する場合を例示したが、フランジアダプター２１３（図１５参照）をバット融着することでフランジ２１を形成してもよい。

【0078】

なお、施工現場において、エルボ状のさや管２０Ａ内でポリエチレン管１０２及びエルボ１１をＥＦ継手１２を介して接合する場合、さや管２０Ａの長さによっては、接合作業が困難な場合がある。その際には、図２０に示すように、ポリエチレン管１０２及びエルボ１１の接合位置に対応してエルボ状のさや管２０Ａに予め作業用開口２０ｂを形成しておき、作業用開口２０ｂを通してポリエチレン管１０２及びエルボ１１の接合作業を行ない、接合作業の終了後、作業用開口２０ｂをシール材（図示せず）を介して蓋体２０１によって閉鎖すればよい。

【符号の説明】

【0079】

１０ ポリエチレン管
２０ さや管
２０ａ 拡開部
２１ フランジ
２１１ ＴＳフランジ
２１２ 板フランジ
２１３ フランジアダプター
２１４ ルーズフランジ
２２ アンカーボルト
２４，２５ パッキン（シール材）
２６ ゴムスポンジ
２７ キャップ部材
３０，３０Ａ，３０Ｂ クッション層
４０ 空気層
Ｋ 構造物
Ｇ 地盤

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】