特許 7422054 コンクリート構造物の構築方法およびコンクリート構造物

(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】

(24)【登録日】2024-01-17

(45)【発行日】2024-01-25

(54)【発明の名称】コンクリート構造物の構築方法およびコンクリート構造物

(51)【国際特許分類】

   E02D 27/42 20060101AFI20240118BHJP

【ＦＩ】

E02D27/42 C

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020187461

(22)【出願日】2020-11-10

(65)【公開番号】P2022076845

(43)【公開日】2022-05-20

【審査請求日】2023-04-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096091

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 誠一

(72)【発明者】

【氏名】山野辺 慎一

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 弘之

(72)【発明者】

【氏名】岩本 拓也

【審査官】石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－２０５１２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０９６０５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２２６０６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２０３１２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５３２０２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ ２７／００－２７／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄筋籠の周方向に間隔を空けて複数本配置された可とう性を有する軸方向鋼材と、上下複数段に配置された鉄筋籠の周方向の帯筋、および、前記帯筋の上方で鉄筋籠の上端部に配置された鉄筋籠の周方向の仮設リングとを接合した鉄筋籠を、地盤に形成された立坑内に配置する工程（ａ）と、
前記仮設リングを撤去して前記軸方向鋼材の上端部を撓ませ、当該上端部を傾斜した柱体に固定する工程（ｂ）と、
を有し、
コンクリートを打設することで、前記鉄筋籠、および、前記軸方向鋼材の上端部を前記柱体に固定した固定部分をコンクリートに埋設したコンクリート構造物を構築することを特徴とするコンクリート構造物の構築方法。

【請求項2】

前記柱体は、側方に突出する突出部を有し、
前記軸方向鋼材の上端部が前記突出部に固定されることを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造物の構築方法。

【請求項3】

前記鉄筋籠は、前記軸方向鋼材と、前記帯筋および前記仮設リングとを回転可能に接合した上下に伸縮可能なものであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のコンクリート構造物の構築方法。

【請求項4】

前記柱体は、柱を挿入可能な筒状のソケットであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のコンクリート構造物の構築方法。

【請求項5】

地盤に形成された立坑内に配置された鉄筋籠と、
傾斜した柱体と、
を有し、
前記鉄筋籠は、鉄筋籠の周方向に間隔を空けて複数本配置された可とう性を有する軸方向鋼材と、上下複数段に配置された鉄筋籠の周方向の帯筋とを接合したものであり、
前記軸方向鋼材の上端部が撓んで前記柱体に固定され、
前記鉄筋籠、および、前記軸方向鋼材の上端部を前記柱体に固定した固定部分がコンクリートに埋設されたことを特徴とするコンクリート構造物。

【請求項6】

前記柱体は筒状のソケットであり、前記ソケットに柱が挿入されたことを特徴とする請求項５記載のコンクリート構造物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンクリート構造物の構築方法等に関する。

【背景技術】

【0002】

地盤に形成された立坑内にコンクリートを打設し、鉄塔深礎などのコンクリート基礎を構築することがある。コンクリート基礎に鉄塔脚部などの傾斜した鋼製柱を設ける場合、風荷重により鋼製柱に生じる引揚力をコンクリート基礎に伝達させる必要がある。

【0003】

そのため、例えば特許文献１では、鉄塔脚部から側方に突出するリング状の支圧板を設け、その周囲にコンクリートを打設して基礎を構築することが記載されている。その他、鉄塔脚部から側方に鋼材を延ばし、これを基礎のコンクリートと一体化するいかり型の定着構造も知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開2000-345571号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来の構造では、風荷重による鉄塔脚部の引揚力が鉄塔脚部と基礎の接合部に作用するが、傾斜した鉄塔脚部と鉛直方向の基礎が滑らかに連続せず折れ曲がっているため、その接合部は複雑な応力状態となり、安全性に対する設計施工上の複雑な配慮が必要となる。

【0006】

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、設計や施工等を容易に行うことのできるコンクリート構造物の構築方法等を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前述した課題を解決するための第１の発明は、鉄筋籠の周方向に間隔を空けて複数本配置された可とう性を有する軸方向鋼材と、上下複数段に配置された鉄筋籠の周方向の帯筋、および、前記帯筋の上方で鉄筋籠の上端部に配置された鉄筋籠の周方向の仮設リングとを接合した鉄筋籠を、地盤に形成された立坑内に配置する工程（ａ）と、前記仮設リングを撤去して前記軸方向鋼材の上端部を撓ませ、当該上端部を傾斜した柱体に固定する工程（ｂ）と、を有し、コンクリートを打設することで、前記鉄筋籠、および、前記軸方向鋼材の上端部を前記柱体に固定した固定部分をコンクリートに埋設したコンクリート構造物を構築することを特徴とするコンクリート構造物の構築方法である。

【0008】

本発明では、可とう性を有する軸方向鋼材を備えた鉄筋籠を用い、その上端部を撓ませて鉄塔脚部などの傾斜した柱体に固定する。そのため、柱体と基礎内の鉄筋籠を滑らかに連続させることができ、接合部が複雑な応力状態とならず、その設計や施工が容易になる。また、可とう性を有する軸方向鋼材の上端部を仮設リングで保持した状態で鉄筋籠を立坑内に建て込み、仮設リングを取り外して当該上端部を柱体に固定することで、作業が容易になる。

【0009】

前記柱体は、側方に突出する突出部を有し、前記軸方向鋼材の上端部が前記突出部に固定されることが望ましい。
軸方向鋼材の上端部は、柱体から側方に突出する支圧板や鋼材などの突出部に固定することで、施工が容易になる。

【0010】

前記鉄筋籠は、前記軸方向鋼材と、前記帯筋および前記仮設リングとを回転可能に接合した上下に伸縮可能なものであることが望ましい。
鉄筋籠は、例えば軸方向鋼材を帯筋や仮設リングと回転可能に接合したものであり、軸方向鋼材と帯筋等との交差角が変化することにより上下の帯筋等の間隔が増減し、軸方向鋼材が帯筋等と直交する伸長状態と、軸方向鋼材が帯筋等に対し傾斜しらせん状に捩じれて配置される収縮状態とを実現するものであり、係る鉄筋籠を用いることで施工が容易になる。

【0011】

前記柱体は、柱を挿入可能な筒状のソケットであることが望ましい。
この場合、比較的軽量のソケットを配置して基礎を構築し、その後ソケットに柱を挿入固定すればよいので、ソケットの仮固定等が簡単になり、施工が容易になる。

【0012】

第２の発明は、地盤に形成された立坑内に配置された鉄筋籠と、傾斜した柱体と、を有し、前記鉄筋籠は、鉄筋籠の周方向に間隔を空けて複数本配置された可とう性を有する軸方向鋼材と、上下複数段に配置された鉄筋籠の周方向の帯筋とを接合したものであり、前記軸方向鋼材の上端部が撓んで前記柱体に固定され、前記鉄筋籠、および、前記軸方向鋼材の上端部を前記柱体に固定した固定部分がコンクリートに埋設されたことを特徴とするコンクリート構造物である。
前記柱体は例えば筒状のソケットであり、前記ソケットに柱が挿入される。

【発明の効果】

【0013】

本発明により、設計や施工等を容易に行うことのできるコンクリート構造物の構築方法等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】基礎１００を示す図。

【図2】鉄筋籠１を示す図。

【図3】基礎１００の構築方法を示す図。

【図4】ストランド１１の上端部の固定方法を示す図。

【図5】支圧板４１を上下複数段に設ける例。

【図6】筒体４２ａと座金４２ｂを示す図。

【図7】突出板４１ａを示す図。

【図8】板状リブ４３と鋼材４４を示す図。

【図9】補強リング１２ａ、１２ｂ、１２ｃを示す図。

【図10】ソケット６を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

【0016】

（１．基礎構造１０）
図１は、本発明の実施形態に係る構築方法で構築されたコンクリート構造物である基礎１００を示す図である。基礎１００は鉄塔深礎であるが、これに限ることはない。

【0017】

基礎１００は、地盤２に形成した立坑３内にコンクリートを打設することで構築され、コンクリートの内部に鉄筋籠１が埋設される。また基礎１００の上部では、鉄塔脚部４の周囲に根巻きコンクリート１０２が設けられる。

【0018】

鉄塔脚部４は鋼製の柱体であり、本実施形態では鋼管によって形成されるが、形鋼によって形成されてもよい。鉄塔脚部４は鉛直方向に対して傾斜しており、その軸方向の所定位置には鋼管の外面から外側に突出するフランジ状の支圧板４１（突出部）が設けられる。

【0019】

鉄筋籠１はストランド１１と帯筋１２を有し、ストランド１１の上端部が鉄塔脚部４の支圧板４１に定着固定される。

【0020】

（２．鉄筋籠１）
図２は鉄筋籠１を示す図である。鉄筋籠１は上下に伸縮可能であり、図２（ａ）は鉄筋籠１が完全に伸びた状態、（ｃ）は鉄筋籠１を完全に縮小させた状態、（ｂ）はその中間の状態を示した図である。

【0021】

前記したように、鉄筋籠１はストランド１１と帯筋１２を有する。ストランド１１は鉄筋籠１の軸方向鋼材であり、鉄筋籠１の周方向に間隔を空けて複数本配置される。帯筋１２はストランド１１を囲むように鉄筋籠１の周方向に設けられる鉄筋であり、上下複数段に配置される。帯筋１２とストランド１１は、その交差部で回転可能に接合される。

【0022】

さらに、鉄筋籠１の上端部には、帯筋１２と同じくストランド１１を囲むように鉄筋籠１の周方向の仮設リング１３が設けられる。仮設リング１３は帯筋１２の上方で上下複数段に配置され、帯筋１２と同じくストランド１１と回転可能に接合される。仮設リング１３はストランド１１から取り外すことが可能である。なお、仮設リング１３は、ストランド１１の外側でなく、内側に配置される場合もあり、また内外両方に配置される場合もある。

【0023】

ストランド１１は複数本のPC鋼線を撚り合わせたものであり、可とう性を有する。鉄筋籠１は、図２（ａ）の矢印Ａで示すようにストランド１１を鉄筋籠１の周方向に捩じることで、図２（ｂ）、（ｃ）に示すようにストランド１１と帯筋１２等（帯筋１２および仮設リング１３）の交差角を変化させ、ストランド１１を帯筋１２等に対し傾斜したらせん状とし、上下の帯筋１２等の間隔を縮めて鉄筋籠１の全長を縮小する事ができる。一方、ストランド１１を直線状に伸ばし捩じれを解消することで、ストランド１１と帯筋１２等が直交して上下の帯筋１２等の間隔が元に戻り、図２（ａ）に示すように鉄筋籠１を元の長さに戻すことが可能である。

【0024】

（３．基礎１００の構築方法）
次に、図３等を参照し、鉄筋籠１を用いた基礎１００の構築方法について説明する。

【0025】

図３（ａ）に示すように、本実施形態ではまず地盤２に立坑３を形成する。

【0026】

その後、図３（ｂ）に示すように、鉄筋籠１を立坑３の上部に配置する。鉄筋籠１は紐などの固縛材（不図示）で固縛して収縮状態とし、鉄筋籠１の上端部と下端部が、それぞれ別の吊り装置（不図示）からワイヤ等の線材５ａ、５ｂにより吊られる。

【0027】

この状態から、鉄筋籠１の固縛を解除して、鉄筋籠１の下端部に取り付けた線材５ｂを下方に繰り出すと、鉄筋籠１の下端部が下方に伸展する。これにより、図３（ｃ）に示すように鉄筋籠１が伸長し、鉄筋籠１の下端部が立坑３の底部に達する。あるいは、固縛した状態の鉄筋籠１を立坑３の底部に吊り降ろして底部で固縛を解除し、鉄筋籠１の上端部を吊り上げて所定の高さに達するまで上方に伸展させてもよい。

【0028】

こうして立坑３内に鉄筋籠１を配置した後、図３（ｄ）に示すように、立坑３の中間部の仮設リング１３の下方の位置まで基礎１００のコンクリートを打設する。そして、仮設リング１３を撤去して図３（ｅ）に示すようにコンクリートの上部に鉄塔脚部４を仮固定し、図３（ｆ）に示すようにストランド１１の上端部を撓ませ、当該上端部を鉄塔脚部４に定着固定する。

【0029】

図４（ａ）は、ストランド１１の固定方法を示す図である。本実施形態では、ストランド１１の上端部にマンション１１１が設けられる。マンション１１１は、ストランド１１の上端部を鉄塔脚部４の支圧板４１に固定するための固定部であり、ねじを有する。このマンション１１１を、支圧板４１に設けた孔（不図示）に下から挿通し、支圧板４１の上面のナット１１２に螺合することで、ストランド１１の上端部が支圧板４１に定着固定される。

【0030】

ここで、ストランド１１の上端部が最上段の帯筋１２から上方に突出する突出長さは、図３（ｅ）に示すように鉄筋籠１の周方向の位置によって異なる。すなわち、鉄塔脚部４が傾斜する向き（図３（ｅ）の右側に対応する）に対応する位置のストランド１１の突出長さは、その反対側の位置のストランド１１よりも小さい。

【0031】

突出長さの小さいストランド１１については、その上端部を、鉄塔脚部４が傾斜する向き（図４（ａ）の右側に対応する）に対応する位置で支圧板４１に固定する。突出長さの大きいストランド１１については、その反対側の位置で支圧板４１に固定する。これによりストランド１１に余分な撓みが生じず、鉄塔脚部４と鉄筋籠１の間の応力伝達や施工性の観点から好ましい。

【0032】

またストランド１１は、応力伝達の観点から、鉄塔脚部４と平行な一定長の直線部分Ｂを支圧板４１の下方に有するように配置される。なお、図４（ａ）の例では支圧板４１が鉄塔脚部４の軸方向と直交するように設けられているが、図４（ｂ）に示すように支圧板４１が水平方向に設けられてもよい。図４（ａ）の場合、ストランド１１を鉄塔脚部４と平行に配置することが容易になり、図４（ｂ）の場合、ストランド１１の上端部の帯筋１２からの突出長さの差を小さくできる。

【0033】

こうしてストランド１１の上端部を支圧板４１に固定した後、図３（ｆ）に示すように根巻きコンクリート１０２を形成するための型枠５を配置する。

【0034】

そして、立坑３の上部および型枠５内にコンクリートを打設することで、鉄筋籠１、および、ストランド１１の上端部を鉄塔脚部４に固定した固定部分（支圧板４１）がコンクリートに埋設された図１の基礎１００が構築される。

【0035】

以上説明したように、本実施形態では、可とう性を有するストランド１１を備えた鉄筋籠１を用い、その上端部を撓ませて鉄塔脚部４に固定する。そのため、鉄塔脚部４と基礎１００内の鉄筋籠１を滑らかに連続させることができ、接合部が複雑な応力状態とならず、その設計や施工が容易になる。また、可とう性を有するストランド１１の上端部を仮設リング１３で保持した状態で鉄筋籠１を立坑３内に建て込み、仮設リング１３を取り外して当該上端部を鉄塔脚部４に固定することで、作業が容易になる。

【0036】

特に本実施形態では、ストランド１１を帯筋１２等と回転可能に接合した上下に伸縮可能な鉄筋籠１を用いることで、基礎１００の施工が容易になる。

【0037】

また、ストランド１１の上端部は、鉄塔脚部４から側方に突出する支圧板４１に固定することで、施工が容易になる。

【0038】

しかしながら、本発明が以上の実施形態に限られることはない。例えば図５に示すように、ストランド１１の本数が多い場合は、支圧板４１を上下に複数設け、それぞれの支圧板４１にストランド１１の上端部を分散して固定してもよい。

【0039】

支圧板４１の周方向におけるストランド１１の固定位置は、上下の支圧板４１で異なるものとし、例えば千鳥状に変化させる。またストランド１１の撓み開始位置は、図中Ｃで示すように上下の支圧板４１に固定するストランド１１の間で上下に異なる位置とし、それぞれのストランド１１の撓みを緩やかにすることが応力伝達面から好ましい。

【0040】

また図６（ａ）に示すように、鉄塔脚部４と支圧板４１が直交する場合において、ストランド１１の固定位置で支圧板４１から上方に突出する筒体４２ａを設け、筒体４２ａの上面でマンション１１１をナット１１２に螺合することで、ストランド１１の固定高さを支圧板４１の周方向で一定としてもよい。これにより、前記した図４（ｂ）の例と同様、ストランド１１の上端部の帯筋１２からの突出長さの差を小さくできる。

【0041】

また、図６（ｂ）に示すように、支圧板４１を水平方向に設ける場合において、上面が鉄塔脚部４と直交する方向に傾斜した座金４２ｂを設け、当該上面でマンション１１１をナット１１２に螺合するようにしてもよい。これにより、ストランド１１の上端部のマンション１１１を鉄塔脚部４に合わせた傾斜で固定し、前記した図４（ａ）の例と同様、鉄塔脚部４と平行なストランド１１の直線部分Ｂを形成することが容易になる。

【0042】

また図７（ａ）に示すように、リング状の支圧板４１の代わりに、各ストランド１１の固定位置ごとに独立した突出板４１ａ（突出部）を鉄塔脚部４から外側に突出するように設けてもよい。この例では、鉄塔脚部４から直交する方向に突出する複数の突出板４１ａを、同じ高さに設けており、これにより前記したストランド１１の上端部の帯筋１２からの突出長さの差を小さくでき、且つ鉄塔脚部４と平行なストランド１１の直線部分Ｂを形成することも容易になる。

【0043】

なお、突出板４１ａにはマンション１１１を通すための孔（不図示）を設けているが、これに替えて図７（ｂ）の突出板４１ａ’に示すようにＵ字状の切欠き４１１を設けてもよい。マンション１１１は矢印に示すように側方から切欠き４１１に挿入すればよく、マンション１１１の突出板４１ａ’への定着固定が容易になり、切欠き４１１の幅を小さくできる。係る切欠き４１１は、前記の支圧板４１や後述する鋼材４４においても適用可能である。

【0044】

その他、図８に示すように、鉄塔脚部４から側方に突出する板状リブ４３を設け、その左右両面にＨ形断面の鋼材４４を固定し、その水平部にストランド１１の上端部を固定するようにしてもよい。板状リブ４３と鋼材４４は、本発明における突出部を構成する。

【0045】

また、ストランド１１は、立坑３で直線状であったものが、傾斜した鉄塔脚部４の支圧板４１まで、Ｓ字状の曲線となる。ストランド１１のような高強度の鋼材が曲線状になる区間においてストランド１１に引張力が生じると、曲線の内側のコンクリートには曲率に応じた支圧力が発生するため、一般に、曲線の内側には補強用鋼材を配置することが望ましい。すなわち本実施形態においては、Ｓ字区間の下部ではストランド１１の内側、上部ではストランド１１の外側に補強用鋼材を配置することが望ましい。

【0046】

この際、図９（ａ）に示すように、Ｓ字区間の上部においては、前記したストランド１１の直線部分（図４（ａ）の符号Ｂ参照）などを囲むように補強用鋼材である補強リング１２ａを設け、これによりＳ字区間の上部の補強を行ってもよい。補強リング１２ａは、ストランド１１の上端部の支圧板４１への固定後、Ｓ字区間の上部の周囲に設けることができる。図９（ｂ）に示すように、補強リング１２ａを予め支圧板４１の下面で固縛しておき、ストランド１１の上端部の支圧板４１への固定後、固縛を解いてすだれ状に下方に展開することも可能である。

【0047】

一方、Ｓ字区間の下部については、図９（ａ）に示すようにストランド１１の内側に補強リング１２ｂを設けることができる。補強リング１２ｂは、例えば鉄塔脚部４の下端に予め固縛しておき、ストランド１１の上端部の支圧板４１への固定後、固縛を解いてすだれ状に上方に展開することが可能である。

【0048】

なお、一般の円形断面の鉄筋コンクリート製の棒部材では、部材に作用するせん断力に対し、軸方向鉄筋を取り囲むように帯鉄筋を配置する必要があり、本実施形態においても、立坑３のせん断力に対し必要な補強用鋼材をストランド１１の外側に配置することが望ましい。図９（ａ）の補強リング１２ｃは、係る補強用鋼材として設けられたものであり、Ｓ字区間の下部でストランド１１の外側に配置される。補強リング１２ｃは、図９（ｂ）に示すように前記した補強リング１２ａと同様支圧板４１に固縛し、すだれ状に下方に展開することが可能である。

【0049】

また本実施形態では鉄塔脚部４の支圧板４１にストランド１１の上端部を固定しているが、その代わりに、図１０に示すように鉄塔脚部４（柱）を挿入するための筒状のソケット６（柱体）に支圧板４１と同様の支圧板６１を設け、この支圧板６１にストランド１１の上端部を固定してもよい。

【0050】

この場合、前記の図３（ｅ）に示す工程でソケット６を仮固定し、支圧板６１へのストランド１１の上端部の固定を行った後、立坑３の上部と型枠５の内側へのコンクリートの打設を行って基礎１００を構築し、その後、ソケット６に鉄塔脚部４を挿入固定する。仮固定は、鉄塔脚部４より重量の軽い比較的軽量なソケット６について行えばよいので、施工を簡単に行うことができる。また仮固定に必要な部材を簡略化でき、コストも低減できる。

【0051】

またソケット６は鉄塔脚部４とは異なり長時間安定して仮固定できることから、立坑３内にコンクリートを打設する前にソケット６を配置し、当該ソケット６にストランド１１の上端部を固定して型枠５を設置した後、立坑３および型枠５内に一度にコンクリートを打設してもよい。この場合、前記のようにコンクリートを打ち継ぐことが無いので、基礎１００の品質向上に寄与する。

【0052】

また本実施形態では、ストランド１１の上端部の帯筋１２からの突出長さを鉄筋籠１の周方向の位置に応じて変えているが、ストランド１１を伸縮可能とし、ストランド１１の上端部の突出長さを同じとしてもよい。またストランド１１の上端部の帯筋１２からの突出長さを同じとし、マンション１１１の長さを鉄筋籠１の周方向の位置に応じて変えてもよい。マンション１１１は太径であるため、前記の仮設リング１３をマンション１１１に接合することも特に問題はない。

【0053】

以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0054】

１：鉄筋籠
２：地盤
３：立坑
４：鉄塔脚部
５：型枠
６：ソケット
１０：基礎構造
１１：ストランド
１２：帯筋
１３：仮設リング
４１、６１：支圧板
４１ａ、４１ａ’：突出板
１００：基礎
１１１：マンション
１１２：ナット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】