(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0015】
(第1実施形態)
図1、
図2(A)〜(C)を用いて、第1実施形態に係るアリーナ10について説明する。ここに、
図1はアリーナ10の鉛直断面図であり、
図2(A)〜(C)は、3種類の二重管杭21S、21M、21Lの断面図である。
【0016】
図1に示すように、アリーナ10は、フィールド部12と、フィールド部12を囲む客席部14とを備えている。アリーナ10のフィールド部12には、スポーツ競技等が行われる平板状の床版16が横方向に設けられている。
フィールド部12の床版16の下には、複数の二重管杭21が設けられている。二重管杭21は、床版16を支持する支持杭20と、支持杭20を囲む外鋼管(筒材)22で構成されている。
【0017】
支持杭20は、鉄筋コンクリート製とされ、下端部を床版16の直下の支持層62に根入れさせ、上端部で床版16を支持している。地盤表面18と床版16の間には、高さ方向に距離H1が設けられ、支持杭20は、床版16を浮かせた状態で支持している。距離H1は、床版16が上下方向へ振動しても、床版16が地盤表面に接触しない高さとされている。
【0018】
支持杭20の周囲には、外鋼管22が埋め込まれている。外鋼管22は中空鋼管で形成され、支持杭20の周囲を、隙間d1をあけて取り囲んでいる。外鋼管22は、上端部が地盤表面18と同じ高さに位置し、下端部は、床版16の直下の砂礫層60まで達している。なお、本実施形態では、地盤の地層は便宜上、上から表層地盤64、一般的な中間地層63、砂礫層60、支持層62の順に積層されている構成とした。
【0019】
支持杭20の外周面20Gと、外鋼管22の内周面20Nとの隙間d1は、支持杭20の振動時の振幅より大きい寸法とされており、支持杭20の振動は外鋼管22には伝達されない。これにより、表層地盤64への振動の伝達が抑制される。
一方、支持杭20が横荷重を受けて支持杭20が横へ移動したとき、支持杭20は外鋼管22の内周面と当接する。これにより、支持杭20のそれ以上の変形が抑制される。
【0020】
本構成とすることにより、フィールド部12の床版16で発生した振動は、支持杭20を通じて支持層へ伝播される。即ち、床版16と表層地盤64が縁を切られ、支持杭20と地盤(表層地盤64、中間地層63)も縁が切られているので、床版16で発生した振動が表層地盤64を振動させて、アリーナ10の外部へ伝達されるのを抑制することができる。
【0021】
また、フィールド部12以外で発生した大音響は、客席部14で遮断され、外部へ伝わりにくくなる。
なお、床版16とアリーナ10の客席部14の床版28も、縁切り部68で縁が切られているのが望ましい。これにより、フィールド部12の床版16で発生した振動の外部への伝播を、より抑制することができる。
【0022】
アリーナ10のフィールド部12を囲む客席部14の床版28の下には、二重管杭25が設けられている。二重管杭25は、支持杭24と外鋼管26で構成されている。
支持杭24は、鉄筋コンクリート製とされ、下端部が床版28の直下にある支持層62に根入れされ、上端部で客席部14の床版28を含む客席部14と屋根架構部11を支持している。客席部14の床版28は、支持杭24で地盤表面18から高さH1だけ浮かせた状態で支持されている。高さH1は、客席部14の床版28が振動しても、地盤表面18と接触しない高さとされている。
【0023】
外鋼管26は、支持杭24の周囲を囲み、支持杭24と隙間d2をあけて埋め込まれている。外鋼管26は、上端部が地盤表面18と同じ高さに位置し、下端部が表層地盤64の下方にある砂礫層60に達している。
【0024】
支持杭24の外周面24Gと、外鋼管26の内周面26Nとの隙間d2は、支持杭24の振動時の振幅より大きい寸法とされており、支持杭24の振動は外鋼管26には伝達されない。これにより、表層地盤64への振動の伝達が抑制される。
一方、支持杭24が横荷重を受けたとき、支持杭24が横へ移動し、支持杭24が外鋼管26の内周面と当接する。これにより、支持杭24のそれ以上の変形が抑制される。
【0025】
本構成とすることにより、支持杭24と地盤(表層地盤64、中間地層63)との接触が防止され、支持杭24の振動が地盤に伝達されるのが抑制されきる。
ここに、支持杭20、24は、いずれも場所打ち杭でも良いし、既成杭でも良い。また、フィールド部12の床版16は、床版28を含む客席部14と屋根架構部11よりも、重量が小さいので、フィールド部12の床版16を支持する支持杭20は、床版28を含む客席部14と屋根架構部11を支持する支持杭24よりも小径とされている。
【0026】
ここで、二重管杭21の基本構成について説明する。
一般的に、二重管杭21の外鋼管22は、表層地盤64へ埋め込まれた長さが長い程、支持杭20と地盤(表層地盤64、中間地層63)との接触が抑制されるため、外鋼管22による振動低減効果が大きいことが知られている。しかし、振動低減効果は、アリーナ10から離れる程小さくなる。このため、最適長さは、経済性を加味し、アリーナ10の構造や周辺建物との配置関係・距離、並びに表層地盤64を構成する地質との関係等から決定されるのが望ましい。
【0027】
外鋼管の長さが異なる3種類の二重管杭21S、21M、21Lを用いて、具体的に説明する。二重管杭25も同じであり説明は省略する。
【0028】
図2(A)には、アリーナ10の構造や表層地盤64の構造等から、大きな振動低減効果を必要としない条件における二重管杭21Sの構成を示す。
二重管杭21Sは、外鋼管22Sで縁切りさせる地盤深さが浅くて良いので、外鋼管22Sの長さL1は、例えば、地盤表面18から表層地盤64の途中までの長さとすればよい。外鋼管22Sが短くできるので、経済的な負担が小さい。
【0029】
図2(B)には、アリーナ10の構造や表層地盤64の構造等から、ある程度大きな振動低減効果を必要とする条件における二重管杭21Mの構成を示す。
二重管杭21Mは、外鋼管22Mで縁切りさせる地盤深さがある程度必要なので、外鋼管22Mの長さL2は、例えば、地盤表面18から表層地盤64の下端部まで達する長さとする必要がある。外鋼管22Mを長くした分、振動低減効果を期待できる。
【0030】
図2(C)には、アリーナ10の構造や表層地盤64の構造等から、大きな振動低減効果を要求される条件における二重管杭21Lの構成を示す。
二重管杭21Lは、外鋼管22Lで縁切りさせる地盤深さが十分必要なので、外鋼管22Lの長さL3は、例えば、地盤表面18から砂礫層60に達する長さとされている。外鋼管22Lを十分に長くした分、大きな振動低減効果を期待できる。
【0031】
以上説明したように、本構成によれば、支持杭20により、フィールド部12の床版16が地盤表面18から浮かせた状態で支持され、支持杭24により、客席部14の床版28が地盤表面18から距離H1で浮かせた状態で支持される。
また、外鋼管22により、支持杭20との間に隙間d1が設けられ、外鋼管26により、支持杭24との間に隙間d2が設けられている。これにより、床版28を含む客席部14で発生する振動、及び客席部14の床版16で発生する振動の表層地盤64への拡散を、二重管杭21、25で低減させることができる。
【0032】
なお、本実施形態では、フィールド部12の床版16の下に二重管杭21を設け、客席部14の床版28の下に二重管杭25を設ける構成について記載した。しかし、これに限定されることはなく、アリーナ10の構造や表層地盤64の構造等から、例えば、客席部14の床版28は単なる支持杭としてもよい。
【0033】
(第2実施形態)
図3を用いて、第2実施形態に係る二重管杭38について説明する。
二重管杭38は、フィールド部12の床版16を支持する支持杭20が節杭32とされている点において、第1実施形態で説明した二重管杭21と相違する。相違点を中心に説明する。
ここに、
図3(A)は本発明の第2実施形態に係る二重管杭38の構成を示す鉛直断面図であり、(B)は(A)の部分拡大図である。
【0034】
節杭32は、杭体部の外径寸法がD1とされ、杭体部の外周面32Gには、節部(突出し部)36が環状に突出されている。節部36は外形寸法がD2で形成され、所定の距離H2をあけて、深さ方向(長さ方向)に離散的に設けられている。ここに、離散的とは、複数の節部を、深さ方向へ互いに離れ離れに配置することをいう。
【0035】
節部36の外周端と外鋼管34の内周面34Nとは、所定の隙間d3が設けられている。隙間d3は、節杭32の振動時の振幅より大きい寸法とされており、節杭32の振動は外鋼管34には伝達されない。これにより、地盤(表層地盤64、中間地層63)への振動の伝達が抑制される。
一方、節杭32が横荷重を受けたとき、節杭32が横へ移動し、節部36が外鋼管34の内周面と当接する。これにより、節杭32のそれ以上の変形が抑制される。
【0036】
節杭32は、杭長が長い場合に特に効果を発揮する。即ち、節杭32が変形したとき節部36が外鋼管34の内周面と当接し、それ以上の変形が抑制される。これにより、節部36により座屈が抑制されるので、杭径を必要以上に大きくしなくても、座屈を防ぐことができる。
【0037】
経済的な見地からは、節部36の数は、座屈強度の確保を前提に最小にするのが望ましく、節部36の間の距離H2を最大にするのが望ましい。また、必要に応じて、節部36と鋼管内面の間に摩擦低減剤(滑り剤)を塗布するのが望ましい。これにより、節杭32と外鋼管34の間で、上下振動が伝達されるのを抑制できる。
【0038】
二重管杭38の構築方法は、例えば、工場内で、節杭32を鉄筋コンクリートで予め製作しておき、所定長さの節杭32を現場に搬送した後、現場に設けられた掘削穴66に、節杭32を外鋼管34に挿入しながら継ぎ足し、所定深さまで埋め込めばよい。
【0039】
これにより、工場製作による高品質、現場での省力化等のメリットが生じる。また、二重管杭38とすることにより、上下振動の伝達が遮断される一方、地震時の水平力は、節部36で、外鋼管34を介して表層地盤64へ伝達される。
【0040】
上述した二重管杭38を、第1実施形態で説明した二重管杭21に替えて用いることにより、アリーナ10のフィールド部12の杭長が長い場合であっても、節部36により座屈が抑制されるので、杭径を必要以上に大きくしなくても、座屈を防ぐことができる。
【0041】
なお、本実施形態では、フィールド部12の床版16を支持する支持杭20を節杭32とした場合について説明した。しかし、これに限定されることはなく、床版28を含む客席部14と屋根架構部11を支持する支持杭24を節杭32としても良いし、両者を節杭32としても良い。
他は、第1実施形態と同じ構成であり説明は省略する。
【0042】
(第3実施形態)
図4(A)、(B)、
図5(A)〜(C)を用いて、第3実施形態に係る二重管杭48について説明する。
二重管杭48は、フィールド部12の床版16の下に埋め込まれた外鋼管44の内周面44Nに、横リブ(座屈止め)46を設けた点において、第1実施形態に係る二重管杭21と相違する。相違点を中心に説明する。
ここに、
図4(A)は二重管杭48の水平断面図、(B)は鉛直部分断面図、
図5(A)〜(C)はいずれも二重管杭48の構築方法を説明するための鉛直断面図である。
【0043】
図4(A)、(B)に示すように、横リブ46は、外鋼管44の内周面44Nに沿って外周縁が切り取られ、支持杭42の外周面42Gに沿って内周縁が切り取られた、扇状の鋼板である。
横リブ46の外周縁は外鋼管44の内周面44Nに固定され、内周縁は支持杭42の外周面42Gと所定の隙間d4をあけて対向されている。横リブ46は、水平方向に4枚配置され、隣接する横リブ46の間には所定の距離S1が設けられている。なお、横リブ46の枚数や隣との距離S1は、単なる目安であり任意に設定できる。
また、横リブ46は、深さ方向には、予め定めた距離H3を設けて、離散的に取付けられている。
【0044】
ここに、横リブ46と支持杭42との隙間d4は、支持杭42の振動時の振幅より大きい寸法とされており、支持杭42の振動は外鋼管44には伝達されない。これにより、支持杭42から表層地盤64への振動の伝達が抑制される。
一方、支持杭42が横荷重を受けたとき、支持杭42が横へ移動し、横リブ46が支持杭42と当接する。これにより、支持杭42のそれ以上の変形が抑制される。
【0045】
また、支持杭42が鉛直荷重で変形したとき、横リブ46が支持杭42外周面と当接し、それ以上の変形が抑制される。これにより、横リブ46により座屈が抑制されるので、杭径を必要以上に大きくしなくても、座屈を防ぐことができる。
【0046】
次に、
図5(A)〜(C)を用いて、二重管杭48の構築方法を説明する。
先ず、
図5(A)に示すように、地盤(表層地盤64、中間地層63、砂礫層60、及び支持層62)を掘削し、掘削穴66を設ける。掘削穴66は、外鋼管44の径で地盤表面18から、砂礫層60に達する深さまで掘削すると共に、更に、支持杭42の径で、砂礫層60から支持層62に達する深さまで掘削する。
【0047】
次に、
図5(B)に示すように、掘削穴66に、内周面に横リブ46が取り付けられた外鋼管44を、砂礫層60に達する深さまで埋め込む。次に、外鋼管44の内部に、外周壁鋼管72を挿入し、外周壁鋼管72の内部に支持杭42用の鉄筋70を配筋する。
外周壁鋼管72は、砂礫層60に達する深さまで挿入し、鉄筋70は、支持層62に達する深さまで配筋する。なお、外周壁鋼管72は、コンクリート打設時の型枠としての機能を発揮させるものであり、コンクリート打設時の圧力に耐える強度があれば良く、薄肉鋼管が採用される。
【0048】
次に、
図5(C)に示すように、外周壁鋼管72の内部にコンクリートを打設する。これにより、支持杭42が、横リブ46と所定の距離d4をあけて、外鋼管44の内部に、支持層62に達する深さで作製される。
【0049】
上述した二重管杭48を、第1実施形態で説明した二重管杭21に替えて用いることができる。これにより、二重管杭48により支持杭42の座屈が抑制されるので、アリーナ10のフィールド部12の杭長が長い場合であっても、支持杭42の座屈を抑制することができる。
【0050】
なお、本実施形態の二重管杭48は、フィールド部12の床版16の下のみでなく、床版28を含む客席部14の下に設けても良い。
また、支持杭42は、現場打ちコンクリート杭の場合について説明した。しかしこれに限定されることはなく、既成杭を使用してもよい。
他は、第1実施形態と同じ構成であり説明は省略する。
【0051】
(第4実施形態)
図6(A)、(B)、
図7(A)〜(D)、
図8(A)、(B)を用いて、第4実施形態に係る二重管杭58について説明する。
図6(A)、(B)に示すように、二重管杭58は、外鋼管54に、縦リブ(座屈止め)56を複数設けた点において、第3実施形態に係る二重管杭48と相違する。相違点を中心に説明する。
【0052】
縦リブ56は、深さ方向に所定の距離H4をあけて、外鋼管54の内周面54Nに、離散的に複数取り付けられている。縦リブ56は、正面視が台形状の鋼板であり、台形の底辺となる一方の端面が、外鋼管54の内周面54Nに取り付けられ、台形状の頂辺となる他方の端面が、支持杭52の外周面52Gと所定の隙間d5をあけて、対向配置されている。
【0053】
ここに、支持杭52と縦リブ56との隙間d5は、支持杭52の振動時の振幅より大きい寸法とされており、支持杭52の振動は外鋼管54には伝達されない。これにより、外鋼管54から地盤(表層地盤64、中間地層63)への振動の伝達が抑制される。
一方、支持杭52が横荷重を受けたとき、支持杭52が横へ移動し、縦リブ56が支持杭52と当接する。これにより、支持杭52のそれ以上の変形が抑制される。
【0054】
また、鉛直荷重を受けて支持杭52が変形したとき縦リブ56が支持杭52の外周面と当接し、それ以上の変形が抑制される。これにより、縦リブ56により、支持杭52の座屈が抑制されるので、杭長が長くても、支持杭52の座屈を防ぐことができる。
【0055】
ここで、二重管杭58の構築方法を説明する。
先ず、第3実施形態で説明したように、二重管杭58の構築位置の地盤(表層地盤64、中間地層63、砂礫層60、及び支持層62)を、所定の径で、先端が支持層62に達する深さまで掘削し、掘削穴66を設ける。
【0056】
次に、
図7(A)に示すように、掘削穴66に、内周面に縦リブ56が設けられた外鋼管54を埋め込む。縦リブ56は、縦方向(外鋼管54の中心線方向)へ取付ける。
【0057】
次に、
図7(B)に示すように、発泡スチロール(発砲材)製の型枠材74を、外鋼管54の内周面に貼り付ける。
型枠材74は、発泡スチロールで中空円筒体に形成された後、中心線に沿った方向に複数のパーツに分割された構成である(
図8(A)参照)。分割された各型枠材74は、縦リブ56の収納部を備え、縦リブ56の先端を厚さT1(厚さT1=隙間d1)で覆う板厚T2に形成されている。型枠材74は、隙間なく外鋼管54の内周面に貼り付けされている。型枠材74の貼り付け後は、外周壁が外鋼管54に内接し、内周壁が円柱状の空洞部となる中空円筒体となる。また、縦リブ56は、型枠材74の内部の収納部に収められる。
【0058】
また、各型枠材74の内部には、電気ヒータ(面状ヒータ)76が埋め込まれている(
図8(B)参照)。電気ヒータ76は、外鋼管54の近くの側壁、及び支持杭52と接することとなる、内周面の近くの側壁に埋め込まれている。これにより、支持杭52の構築後、電気ヒータ76に通電することで、型枠材74を溶解させ、体積を小さくして取り出すことができる。
【0059】
次に、
図7(C)に示すように、型枠材74の内部に、支持杭52用の鉄筋を組立て、掘削穴66の中へ挿入する。型枠材74は、コンクリート打設時の型枠の役目を果たす。
続いて、型枠材74で形成された空洞部へ、コンクリートが打設され、支持杭52が作製される。
【0060】
次に、
図7(D)に示すように、予め型枠材74に埋め込まれていた電熱線に通電し、型枠材74の表面を面状ヒータ76の熱で溶かす。その後、電気ヒータ76と型枠材74の未熔解部を掘削穴から取り出す。これにより、縦リブ56の内部に支持杭42が作製される。
【0061】
なお、上述した二重管杭58を、第1実施形態で説明した二重管杭21に替えて用いることにより、アリーナ10のフィールド部12の杭長が長い場合であっても、縦リブ56により、支持杭52の座屈が抑制される。また、支持杭52の杭径を大きくしなくても、座屈を防ぐことができる。
他は、第1実施形態と同じ構成であり説明は省略する。