特許第6585142号(P6585142)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特許6585142塔構造物の構造、複合補強材及び複合補強材の製造方法
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(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】6585142
(24)【登録日】2019年9月13日
(45)【発行日】2019年10月2日
(54)【発明の名称】塔構造物の構造、複合補強材及び複合補強材の製造方法
(51)【国際特許分類】
   E01D 19/02 20060101AFI20190919BHJP
   E01D 1/00 20060101ALI20190919BHJP
   E04G 21/14 20060101ALI20190919BHJP
【FI】
   E01D19/02
   E01D1/00 C
   E04G21/14
【請求項の数】5
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2017-221137(P2017-221137)
(22)【出願日】2017年11月16日
(65)【公開番号】特開2019-90277(P2019-90277A)
(43)【公開日】2019年6月13日
【審査請求日】2018年7月31日
(73)【特許権者】
【識別番号】591063486
【氏名又は名称】一般財団法人先端建設技術センター
(73)【特許権者】
【識別番号】509338994
【氏名又は名称】株式会社IHIインフラシステム
(73)【特許権者】
【識別番号】000140292
【氏名又は名称】株式会社奥村組
(73)【特許権者】
【識別番号】000001258
【氏名又は名称】JFEスチール株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】000172813
【氏名又は名称】佐藤工業株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】000002299
【氏名又は名称】清水建設株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】303056368
【氏名又は名称】東急建設株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】000235543
【氏名又は名称】飛島建設株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】000229667
【氏名又は名称】日本ヒューム株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】303057365
【氏名又は名称】株式会社安藤・間
(73)【特許権者】
【識別番号】302060926
【氏名又は名称】株式会社フジタ
(74)【代理人】
【識別番号】240000327
【弁護士】
【氏名又は名称】弁護士法人クレオ国際法律特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】小林 顕
(72)【発明者】
【氏名】吉川 正
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 誠
(72)【発明者】
【氏名】北沢 宏和
(72)【発明者】
【氏名】笹谷 輝勝
【審査官】 西田 光宏
(56)【参考文献】
【文献】 特開平11−152899(JP,A)
【文献】 特開2008−190233(JP,A)
【文献】 特開2016−006264(JP,A)
【文献】 中国特許出願公開第104500866(CN,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
E01D 19/02
E02D 5/46
E01D 1/00
E04G 21/14
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
塔構造物の躯体に沿って複合補強材を埋設させた塔構造物の構造であって、
前記複合補強材は、板状のフランジが対峙して形成される鉛直鋼材と、前記フランジの側縁に接触させるとともに板面からは離隔された状態で前記鉛直鋼材を包囲する鉄筋組立体とを備え、
前記鉄筋組立体は、前記鉛直鋼材の軸方向に延伸される平面視略長方形の螺旋状鉄筋と、前記軸方向と略平行に延伸されて前記フランジと前記螺旋状鉄筋との間に配置される軸方向鉄筋とを有するとともに、
前記複合補強材を前記躯体の内部に所定の間隔を隔てて設置することで、前記複合補強材の埋設されている部位と、複合補強材に限らず主鉄筋も埋設されていない部位とが交互に形成され、前記塔構造物の躯体表層には帯鉄筋が埋設されていることを特徴とする塔構造物の構造。
【請求項2】
コンクリート構造物に埋設される複合補強材であって、
板状のフランジが対峙して形成される鉛直鋼材と、
前記フランジの側縁に接触させるとともに板面からは離隔された状態で前記鉛直鋼材を包囲する鉄筋組立体とを備え
前記鉄筋組立体は、前記鉛直鋼材の軸方向に延伸される平面視略長方形の螺旋状鉄筋と、前記軸方向と略平行に延伸されて前記フランジと前記螺旋状鉄筋との間に配置される軸方向鉄筋とを有することを特徴とする複合補強材。
【請求項3】
前記鉛直鋼材は、H形鋼又はI形鋼であることを特徴とする請求項2に記載の複合補強材。
【請求項4】
請求項2又は3に記載の複合補強材の製造方法であって、
前記鉛直鋼材を軸方向が横方向となるようにして、前記軸方向に間隔を置いて配置される支持架台間に架け渡す工程と、
前記フランジの外側に前記軸方向鉄筋を沿うように配置する工程と、
前記鉛直鋼材及び軸方向鉄筋を囲むように、前記フランジの側縁に接触させながら平面視略長方形の前記螺旋状鉄筋を組み付ける工程とを備えたことを特徴とする複合補強材の製造方法。
【請求項5】
前記鉛直鋼材の両側の前記フランジの外側の板面に対して背面側に磁石を備えた受金具を取り付け、前記受金具を介して前記軸方向に間隔を置いてスペーサを取り付けて前記螺旋状鉄筋との間に介在させることを特徴とする請求項に記載の複合補強材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、塔構造物の躯体に沿って複合補強材を埋設させた塔構造物の構造、複合補強材及び複合補強材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、橋梁の橋脚などの塔構造物の構造として、H形鋼などの鉛直鋼材を鉄筋組立体によって包囲させた複合補強材を、躯体の内部に所定の間隔を隔てて設置することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第3463074号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ここで、特許文献1に開示された複合補強材は、鉛直鋼材の全周において、鉄筋組立体を構成する螺旋鉄筋が鉛直鋼材に接しないような配置となっている。このため、複合補強材の厚みは、鉛直鋼材と螺旋鉄筋との離隔が加わった厚さとなる。そして、複合補強材の厚さは、そのまま躯体の壁厚に反映されることになる。
【0005】
そこで、本発明は、躯体の壁厚を薄くすることが可能な塔構造物の構造、複合補強材及び複合補強材の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記目的を達成するために、本発明の塔構造物の構造は、塔構造物の躯体に沿って複合補強材を埋設させた塔構造物の構造であって、前記複合補強材は、板状のフランジが対峙して形成される鉛直鋼材と、前記フランジの側縁に接触させるとともに板面からは離隔された状態で前記鉛直鋼材を包囲する鉄筋組立体とを備え、前記複合補強材を前記躯体の内部に所定の間隔を隔てて設置することで、前記複合補強材の埋設されている部位と、複合補強材に限らず主鉄筋も埋設されていない部位とが交互に形成され、前記塔構造物の躯体表層には帯鉄筋が埋設されていることを特徴とする。
【0007】
また、複合補強材の発明は、コンクリート構造物に埋設される複合補強材であって、板状のフランジが対峙して形成される鉛直鋼材と、前記フランジの側縁に接触させるとともに板面からは離隔された状態で前記鉛直鋼材を包囲する鉄筋組立体とを備えたことを特徴とする。
【0008】
ここで、前記鉛直鋼材は、H形鋼又はI形鋼であることが好ましい。また、前記鉄筋組立体は、前記鉛直鋼材の軸方向に延伸される螺旋状鉄筋と、前記軸方向と略平行に延伸されて前記フランジと前記螺旋状鉄筋との間に配置される軸方向鉄筋とを備えた構成とすることができる。
【0009】
さらに、複合補強材の製造方法の発明は、上記いずれかに記載の複合補強材の製造方法であって、前記鉛直鋼材を軸方向が横方向となるようにして、前記軸方向に間隔を置いて配置される支持架台間に架け渡す工程と、前記鉛直鋼材を囲むように、前記フランジの側縁に接触させながら前記鉄筋組立体を組み付ける工程とを備えたことを特徴とする。
【0010】
また、前記鉛直鋼材を軸方向が横方向となるようにして、前記軸方向に間隔を置いて配置される支持架台間に架け渡す工程と、前記フランジの外側に前記軸方向鉄筋を沿うように配置する工程と、前記鉛直鋼材及び軸方向鉄筋を囲むように、前記フランジの側縁に接触させながら前記螺旋状鉄筋を組み付ける工程とを備えたことを特徴とする。
【0011】
ここで、前記鉛直鋼材の両側の前記フランジの外側の板面に対して、前記軸方向に間隔を置いてスペーサを取り付けて前記螺旋状鉄筋との間に介在させることもできる。
【発明の効果】
【0012】
このように構成された本発明の塔構造物の構造では、板状のフランジが対峙して形成される鉛直鋼材を鉄筋組立体によって包囲するに際して、フランジの側縁に鉄筋組立体を接触させる。
【0013】
このため、フランジの側縁と鉄筋組立体との間には離隔がなくなり、躯体の壁厚を薄くすることができる。躯体の壁厚が薄くなれば、躯体の重量を低減できるので、塔構造物を支える基礎を含めた全体の工費及び工期の削減ができるようになる。
【0014】
また、鉄筋組立体をフランジの側縁に接触させて鉛直鋼材を包囲させた複合補強材であれば、鉄筋組立体が鉛直鋼材によって支持されることになるため、搬送時や建て起し時に荷崩れや鉄筋組立体のずれを起き難くすることができる。
【0015】
さらに、鉛直鋼材を囲むように、フランジの側縁に接触させながら鉄筋組立体を組み付ける複合補強材の製造方法であれば、特殊な治具を使用しなくても簡単に組み付け作業を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1】本発明の実施の形態の塔構造物となる橋脚の構造を示した断面図である。
図2】本発明の実施の形態の複合補強材となるスパイラルカラムを使用することによって躯体の壁厚が薄くなることを説明する図である。
図3A】スパイラルカラムの製造方法の一工程を説明するための側面図である。
図3B】スパイラルカラムの製造方法の一工程を説明するための側面図である。
図3C】スパイラルカラムの製造方法の一工程を説明するための側面図である。
図4A】スパイラルカラムの製造方法の一工程を説明するための断面図である。
図4B】スパイラルカラムの製造方法の一工程を説明するための断面図である。
図4C】スパイラルカラムの製造方法の一工程を説明するための断面図である。
図5】鉄筋組立体の組み付けが完了したスパイラルカラムの構成を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態の塔構造物となる橋脚1の構造を示した断面図である。ここで、塔構造物には、鉛直方向に延びる橋脚、橋台、煙突、柱などのコンクリート構造物が該当する。以下では、橋脚1を例にして説明を行う。
【0018】
図1に示すように、本実施の形態の橋脚1は、平面視長方形の中空に形成される。すなわち橋脚1の躯体11は、断面視ロ字状などの中空を囲繞する形状に形成される。
【0019】
そして、この躯体11の内部には、所定の間隔を隔てて複合補強材が設置される。すなわち、複合補強材が埋設されている部位と、複合補強材に限らず主鉄筋も埋設されていないコンクリートだけの部位とが交互に形成される。
【0020】
ここで、断面視長方形の辺となる範囲に配置される複合補強材をスパイラルカラム2とする。このスパイラルカラム2は、鉛直鋼材となるH形鋼3と、そのH形鋼3を包囲する鉄筋組立体4とによって主に構成される。
【0021】
また、断面長方形の躯体11の隅角部には、H形鋼3Aと、隅角部組立体5とが配置される。そして、躯体11の外周側の表層には、帯鉄筋として外帯鉄筋12が配置される。また、躯体11の内周側の表層には、帯鉄筋として内帯鉄筋13が配置される。
【0022】
このような橋脚1は、例えば次のような工程によって構築することができる。まず、橋脚1の外周面と中空側の内周面となる位置に、外帯鉄筋12が埋設されたプレキャストコンクリート版と、内帯鉄筋13が埋設されたプレキャストコンクリート版とを配置する。
【0023】
そして、対向するプレキャストコンクリート版で挟まれた空間には、平面視長手方向に所定の間隔を隔てて、スパイラルカラム2,・・・を設置していく。また、隅角部には、H形鋼3Aと隅角部組立体5とを配置する。
【0024】
さらに、構築する橋脚1の高さに合わせて、プレキャストコンクリート版、スパイラルカラム2及びH形鋼3Aなどを鉛直方向に接続していく。スパイラルカラム2等の設置が終わったプレキャストコンクリート版間の空間には、適宜、コンクリートを充填していくことで、所定の高さとなる橋脚1を構築する。
【0025】
なお、プレキャストコンクリート版を使用せずに、在来の型枠を使用して橋脚1を構築することもできる。
【0026】
続いて、本実施の形態の複合補強材となるスパイラルカラム2の詳細について、図2図5を参照しながら説明する。
【0027】
スパイラルカラム2は、鉛直鋼材となるH形鋼3と、H形鋼3を包囲する鉄筋組立体4とによって主に構成される。ここで、鉛直鋼材としてH形鋼3を例に説明するが、これに限定されるものではなく、I形鋼などであってもよい。
【0028】
H形鋼3は、図2に示すように、対峙して形成される一対の板状のフランジ31,31と、そのフランジ31,31間を中央で連結させる板状のウェブ32とによって形成されている。
【0029】
板状のフランジ31は、H形鋼3の軸方向(図2の紙面直交方向)に帯状に延伸されており、外側に向いた側面を板面312と呼び、帯状の板面312の幅方向(図2では上下方向)の両側に位置する端面を側縁311,311と呼ぶこととする。すなわち、側縁311は、板面312と比べて非常に狭い面積になる。
【0030】
そして、鉄筋組立体4は、フランジ31の側縁311,311に接触させるとともに、板面312からは離隔された状態で配置される。この鉄筋組立体4は、H形鋼3の軸方向に延伸される連続した螺旋状鉄筋としてのスパイラル筋41(図5参照)と、H形鋼3の軸方向と略平行に延伸される軸方向鉄筋としての縦鉄筋42,・・・とによって、主に構成される。
【0031】
スパイラル筋41は、螺旋バネ状に巻き廻された鉄筋で、図3Bから図3Cに示すように、束ねた状態のスパイラル筋41Aを任意の長さとなるように引き延ばして使用することができる。
【0032】
一方、縦鉄筋42は、フランジ31の板面312とスパイラル筋41との間の隙間に配置される。ここでは、断面視略長方形のスパイラル筋41の4箇所の隅角部に、それぞれ縦鉄筋42,・・・が配置された鉄筋組立体4を例に説明する。
【0033】
図2の矢印の左側には、従来の鉄筋組立体aを示している。この鉄筋組立体aは、H形鋼a3と、その周囲を包囲するスパイラル筋a1と、スパイラル筋a1の各隅角部に配置される縦鉄筋a2,・・・とによって構成される。
【0034】
そして、スパイラル筋a1は、H形鋼a3のフランジa31の板面だけでなく側縁a311にも接しないように配置される。要するに、フランジa31の側縁a311とスパイラル筋a1との間には、離隔が存在することになる。
【0035】
このため、従来の鉄筋組立体aの厚さ(H形鋼a3のウェブ板面の直交方向の長さ)は、本実施の形態の鉄筋組立体4の厚さよりも厚くなり、その厚さは複合補強材の厚さ及び躯体の壁厚に反映されることになる。すなわち、本実施の形態のスパイラルカラム2は、スパイラル筋41をH形鋼3のフランジ31の側縁311,311に接触させたことによって従来よりも薄くなるので、躯体11の壁厚も薄くすることができる。
【0036】
続いて、図3A図3C及び図4A図4Cを参照しながら、スパイラルカラム2の製造方法について説明する。
【0037】
まず、図3Aに示すように、間隔を置いて配置された複数の支持架台6,6に対して、支持架台6,6の離隔方向を軸方向に合わせたH形鋼3を架け渡す。図3Aは、H形鋼3の一方のフランジ31の板面312が見えている状態を示している。すなわち、フランジ31の側縁311,311は、この配置では上縁と下縁となる。また、H形鋼3のフランジ31の左右両端には、橋脚1の構築時に上下方向に隣接される別のH形鋼3に接続させるための接合穴33,・・・が穿孔されている。
【0038】
このようにして軸方向が横方向となるようにして支持架台6,6間に架け渡されたH形鋼3のフランジ31の板面312には、軸方向に間隔を置いて複数の受金具7,・・・を取り付ける。
【0039】
この受金具7は、図4Aに示すように断面視コ字状に形成されており、背面側に磁石71を備えている。このため、鋼材によって形成されたフランジ31の任意の場所に、容易に着脱させることができる。
【0040】
断面視コ字状に形成された受金具7は、上フランジである上受部7aと下フランジである下受部7bとを、縦鉄筋42の仮置き台として使用することができる。そこで、H形鋼3の両側のフランジ31,31の外側に、それぞれ2本ずつの縦鉄筋42,42を、受金具7を利用して配置する。
【0041】
続いて、図3Bに示すように、束ねた状態のスパイラル筋41A,41Aを、H形鋼3の長さに合わせて必要な数だけH形鋼3に装着する。束ねた状態で装着されたスパイラル筋41A,41Aは、軸方向に引き延ばして、図3C及び図5に示したように、H形鋼3の全長がスパイラル筋41で包囲された状態にする。
【0042】
ここで、スパイラル筋41を引き延ばした状態を保持させるために、図4Bに示したようなクリップ72によって、スパイラル筋41の軸方向の移動を制限する。すなわち、図5に示すように、スパイラル筋41の一部を一対のクリップ72,72で挟んで、クリップ72,72をフランジ31に固定することで、クリップ72,72に挟まれた箇所の移動を阻止することができる。
【0043】
そして、受金具7とスパイラル筋41との間に、例えば長方形板状のスペーサ8を介在させる。このスペーサ8は、万力やボルトなどを使用して受金具7の上受部7aなどに固定することができる。
【0044】
H形鋼3の両側のフランジ31,31に対して、同じ幅のスペーサ8,8を取り付けることで、スパイラル筋41の中央にH形鋼3を配置させることができる。すなわち、H形鋼3に対するスパイラル筋41の相対的な位置調整を、スペーサ8,8を介在させることによって行うことができる。図3Cは、受金具7とスパイラル筋41との間にスペーサ8が介在されている状態を示した側面図である。
【0045】
スペーサ8によるスパイラル筋41の位置調整後には、図4Cに示すように、受金具7の上受部7aに載置されていた縦鉄筋42をスパイラル筋41の上方の隅角部に移動させ、下受部7bに載置されていた縦鉄筋42をスパイラル筋41の下方の隅角部に移動させる。
【0046】
スパイラル筋41の隅角部に移動された縦鉄筋42は、図5に示すように、結束線73によってスパイラル筋41に固定される。このようにしてH形鋼3に対して鉄筋組立体4が組み付けられて、スパイラルカラム2が完成する。なお、スパイラル筋41を引き延ばした後は、H形鋼3を支持させる支持架台6の数を増やすことができる。
【0047】
次に、本実施の形態の橋脚1の構造、スパイラルカラム2及びその製造方法の作用について説明する。
【0048】
このように構成された本実施の形態の橋脚1の構造では、板状のフランジ31,31が対峙して形成されるH形鋼3を鉄筋組立体4によって包囲するに際して、フランジ31の側縁311,311に鉄筋組立体4を接触させる。
【0049】
このため、フランジ31の側縁311と鉄筋組立体4との間には離隔がなくなり、躯体11の壁厚を薄くすることができる。ここで、フランジ31の側縁311の面積は非常に狭いため、側縁311とスパイラル筋41との間にコンクリートが充填されなかったとしても、構造性能に影響を及ぼすことはない。また、面積が広いフランジ31の板面312とスパイラル筋41との間には、コンクリートがまわり込めるだけの充分な離隔が確保されている。
【0050】
そして、躯体11の厚さ(壁厚)が薄くなれば断面の縮小化が図れるので、充填されるコンクリートの使用量が減って躯体11の重量を低減することができる。また、躯体11の重量が低減できれば、それを支持させる基礎のスリム化も図れるため、全体の工費及び工期の削減ができるようになる。
【0051】
一方、躯体11の壁厚を変えなかった場合は、従来よりもサイズ(断面)が大きな鉛直鋼材が配置できるようになることから、従来よりも優れた構造性能とすることができる。
【0052】
また、鉄筋組立体4をフランジ31の側縁311,311に接触させてH形鋼3を包囲させたスパイラルカラム2であれば、鉄筋組立体4がH形鋼3によって支持されることになるため、搬送時や建て起し時に荷崩れや鉄筋組立体4のずれを起き難くすることができる。すなわち、スパイラルカラム2を製造して建て込むまでの間に、鉄筋組立体4に一時的に力が作用しても、H形鋼3のフランジ31,31に接触していることで移動やずれが制限されて、製造時に完成された形状を保持させることができる。
【0053】
鉛直鋼材としてH形鋼3又はI形鋼を使用するのであれば、板面312に対して面積が狭い側縁311を備えた一対のフランジ31,31を有しているので、特殊な鋼材を用意しなくても良い。
【0054】
また、H形鋼3を囲むように、フランジ31,31の側縁311,・・・に接触させながら鉄筋組立体4を組み付けるスパイラルカラム2の製造方法であれば、特殊な治具を使用しなくても簡単に組み付け作業を実施することができる。
【0055】
すなわち、図2の左側に示した従来の鉄筋組立体aのように、H形鋼a3の全周に離隔を確保させる場合は、フランジa31から張り出される特殊なアーム状の治具を使用して組み付けを行う必要があったが、フランジ31の側縁311にスパイラル筋41を接触させることができれば、フランジ31でスパイラル筋41を支持させることができるので、特殊な治具の使用を省略することができる。
【0056】
また、スパイラル筋41は、束ねた状態でH形鋼3のフランジ31,31に載せ、側縁311,311を滑らせるように引き延ばして、クリップ72などでフランジ31に簡単に固定すればよいので、作業効率よく製造を行うことができる。
【0057】
さらに、軸方向に間隔を置いて受金具7及びスペーサ8を取り付けてスパイラル筋41とフランジ31との間に介在させるのであれば、簡単に位置調整が行えて、H形鋼3に対して鉄筋組立体4が偏って配置されるのを防ぐことができる。
【0058】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【0059】
例えば、前記実施の形態では、縦鉄筋42をH形鋼3のフランジ31,31の外側に配置した後にスパイラル筋41を装着する工程を説明したが、これに限定されるものではなく、H形鋼3をスパイラル筋41で包囲した後に、縦鉄筋42をスパイラル筋41とフランジ31との隙間に挿入する工程とすることもできる。
【符号の説明】
【0060】
1 橋脚(塔構造物)
11 躯体
12 外帯鉄筋(帯鉄筋)
13 内帯鉄筋(帯鉄筋)
2 スパイラルカラム(複合補強材)
3 H形鋼(鉛直鋼材)
31 フランジ
311 側縁
312 板面
4 鉄筋組立体
41 スパイラル筋(螺旋状鉄筋)
42 縦鉄筋(軸方向鉄筋)
6 支持架台
8 スペーサ
図1
図2
図3A
図3B
図3C
図4A
図4B
図4C
図5