JP2012107397A - Column for load resistance structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は落石、崩落土砂、雪崩等の衝撃を吸収する衝撃吸収柵や衝撃吸収堤体(以下「耐荷構造物」という)の支柱に関する。 The present invention relates to a strut of an impact absorbing fence or an impact absorbing dam body (hereinafter referred to as a “load bearing structure”) that absorbs impacts such as falling rocks, landslides, and avalanches.
所定の間隔を隔てて立設した支柱と、支柱間に横架した防護ネットとよりなる衝撃吸収柵は広く知られている。
従来の衝撃吸収柵のエネルギー吸収量は、基本的に防護ネット及び支柱の変形量に比例する。
その一方で、道路や鉄道等の交通路線の脇に衝撃吸収柵を設置する場合は、支柱の変形量を小さく抑制することが求められる。そのために、鋼管にモルタル等のセメント系固化材を充填して曲げ強度を増強したCFT構造の支柱が用いられる(特許文献1)。
2. Description of the Related Art An impact-absorbing fence made up of struts erected at a predetermined interval and a protective net laid horizontally between the struts is widely known.
The energy absorption amount of the conventional shock absorbing fence is basically proportional to the deformation amount of the protective net and the support column.
On the other hand, when installing an impact absorbing fence on the side of a traffic route such as a road or a railroad, it is required to suppress the deformation amount of the support column to be small. For this purpose, a CFT-structured column in which a steel pipe is filled with a cement-based solidifying material such as mortar to increase the bending strength is used (Patent Document 1).
従来の支柱にはつぎのような問題点がある。
(1)支柱の変形量を小さく抑制するためには、径を大きくして支柱の断面係数を大きくする必要がある。
支柱の断面係数を大きくすると、支柱の重量が重たくなって運搬や設置等の取扱いが不便になるだけでなく、支柱コストも嵩む問題がある。
(2)鋼管内にモルタルを充填して現場で支柱を構築する場合には、養生期間を要するため全体工期が延びて施工的に支障がでる。
(3)受撃に伴い支柱が変形すると、屈曲変形箇所のセメント系固化材が鋼管内で砕けて強度が極端に低下し、初期の支柱強度を持続することができない。
そのため、衝撃が繰り返し作用すると、二回目以降は初期の支柱強度を維持できずに衝撃吸収柵としての機能を喪失する。
(4)支柱が変形したときは新たな支柱と交換しているが、撤去した支柱は鋼管と内部のセメント系固化材が一体化しているため、支柱を構成する素材のリサイクルやリユースを図ることが不可能である。
The conventional support has the following problems.
(1) In order to suppress the deformation amount of the support column, it is necessary to increase the diameter and increase the section modulus of the support column.
When the section modulus of the support is increased, the weight of the support becomes heavy, and not only handling such as transportation and installation becomes inconvenient, but also the cost of the support increases.
(2) When a steel pipe is filled with mortar and a strut is constructed on site, a curing period is required, so that the entire construction period is extended and construction is hindered.
(3) When the strut is deformed in response to the impact, the cement-based solidified material at the bending deformation portion is crushed in the steel pipe, the strength is extremely lowered, and the initial strut strength cannot be maintained.
For this reason, if the impact repeatedly acts, the initial strut strength cannot be maintained after the second time and the function as the shock absorbing fence is lost.
(4) When the strut is deformed, it is replaced with a new strut, but the removed strut is integrated with the steel pipe and the cementitious solidified material inside, so the materials that make up the strut must be recycled and reused. Is impossible.
本発明は以上の点に鑑みて成されたもので、その目的とするところは少なくともつぎのひとつの衝撃吸収柵の支柱を提供することにある。
(1)支柱の強度と靭性が大幅に向上すること。
(2)支柱を構成する素材のリサイクルやリユースが図れること。
(3)現場での取扱い性に優れ、施工がし易く、低コスト化を図ること。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide at least one of the following columns for an impact absorbing fence.
(1) The strut strength and toughness are greatly improved.
(2) Recycling and reuse of the materials that make up the column.
(3) Excellent on-site handling, easy construction and low cost.
本願の第1発明は、耐荷構造物用の支柱であって、中空の支柱本体と、支柱本体内に充填した非圧縮性の中詰粒体と、支柱本体の端部開口に摺動可能に装着し、該端部開口を閉鎖して中詰粒体を加圧する栓蓋と、栓蓋に端部を定着し、栓蓋を介して中詰粒体へ加圧力を与える引張材とを具備し、前記引張材を緊張して中詰粒体を締め固めて形成した硬質塊体と、該硬質塊体を拘束する支柱本体とを一体化して合成構造としたことを特徴とする。
本願の第2発明は、前記第1発明において、前記栓蓋が支柱本体の端部開口に内挿可能な小径部と、支柱本体の端部開口に内挿不能な大径部とを具備することを特徴とする。
本願の第3発明は、前記第1発明において、前記栓蓋が支柱本体の端部開口に内挿可能な小径部を具備し、前記支柱本体の曲げ変形に伴って該栓蓋が中詰粒体を加圧することを特徴とする。
本願の第4発明は、前記第1乃至第3発明の何れかにおいて、中詰粒体が細骨材、鋼球、廃棄物の固化粒体群の何れかひとつであることを特徴とする。
本願の第5発明は、前記第1乃至第4発明の何れかにおいて、耐荷構造物が衝撃吸収柵であることを特徴とする。
1st invention of this application is a support | pillar for load-bearing structures, Comprising: A hollow support | pillar main body, the incompressible medium-packed granular material with which it filled in the support | pillar main body, and the end part opening of a support | pillar main body are slidable A stopper lid that is attached and closes the end opening to pressurize the intermediate filler, and a tension member that fixes the end to the stopper lid and applies pressure to the intermediate filler via the stopper lid. The hard mass formed by tensioning the tension material and compacting the medium-filled granules and the column main body that restrains the hard mass are integrated to form a composite structure.
According to a second invention of the present application, in the first invention, the stopper lid includes a small-diameter portion that can be inserted into the end opening of the column main body, and a large-diameter portion that cannot be inserted into the end opening of the column main body. It is characterized by that.
According to a third invention of the present application, in the first invention, the stopper lid includes a small-diameter portion that can be inserted into an end opening of the column main body, and the stopper lid is filled with particles as the column main body is bent. It is characterized by pressurizing the body.
A fourth invention of the present application is characterized in that, in any one of the first to third inventions, the inside packed granule is any one of a fine aggregate, a steel ball, and a solidified granule group of waste.
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the load-bearing structure is an impact absorbing fence.
本発明はつぎの効果を得ることができる。
(1)本発明に係る支柱は引張材を緊張して中詰粒体を締め固めて形成した硬質塊体と、硬質塊体を拘束する支柱本体とを一体化して合成構造としたものであるだけでなく、プレストレスが作用している。
そのため、従来のモルタル充填鋼管と比較して、格段に高い曲げ強度と靭性を発揮することができる。
(2)引張材に導入した緊張力を解放すると、中詰粒体の結合が解けて柱状の硬質塊体を解体できる。そのため、支柱を構成する支柱本体と中詰粒体を分離回収してリユースやリサイクルが図れる。
(3)支柱本体には特別な追加加工を一切施す必要がなく、市販の鋼管をそのまま使用できる。
そのため、支柱のコストを削減できるだけでなく、支柱の組立て時間とコストも削減することができる。
The present invention can obtain the following effects.
(1) The strut according to the present invention is a composite structure in which a hard lump formed by tensioning a tension material and compacting an inside packed granule and a strut body that restrains the hard lump are integrated. Not only prestress is acting.
Therefore, the bending strength and toughness that are remarkably high can be exhibited compared with the conventional mortar filling steel pipe.
(2) When the tension introduced in the tensile material is released, the binding of the medium-packed granules is released, and the columnar hard mass can be disassembled. Therefore, it is possible to reuse and recycle by separating and collecting the column main body and the middle packed particles constituting the column.
(3) It is not necessary to apply any special additional processing to the column body, and a commercially available steel pipe can be used as it is.
Therefore, not only can the cost of the support column be reduced, but also the assembly time and cost of the support column can be reduced.
以下図面を参照しながら本発明の実施例について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(1)支柱の概要
図1〜図4に本発明に係る支柱10の一例を示す。
支柱10は中空の支柱本体11と、支柱本体11の端部の開口を閉鎖する栓蓋20と、支柱本体11内に充填した非圧縮性の中詰粒体30と、栓蓋20を介して中詰粒体30に圧縮力を与える引張材40とを具備する。
栓蓋20が支柱本体11の端部開口に摺動可能に装着して中詰粒体30を封入し、引張材40がその端部を栓蓋20に定着し、栓蓋20を介して中詰粒体30を加圧している。
本発明に係る支柱10は、引張材40を緊張して中詰粒体30を締め固めて形成した硬質塊体31と、該硬質塊体31を拘束する支柱本体11とを一体化して合成構造としたものである。
(1) Outline of support column FIGS. 1 to 4 show an example of a support column 10 according to the present invention.
The column 10 includes a
The
The strut 10 according to the present invention has a composite structure in which a
(2)支柱本体
支柱本体11は鋼管等の中空管で、衝撃吸収柵等の耐荷構造物の設置高さに応じて適宜の長さに設定されている。
支柱本体11の断面形状は性能的には円形が望ましいが、その他に楕円形、または多角形であってもよい。
(2)
The cross-sectional shape of the column
支柱本体11を簡略化できることに伴い、支柱本体11の外面に各種の化粧材を被覆したり着色する等して装飾化が可能である。例えば支柱本体11の外面に擬木化した装飾を施すと、衝撃吸収柵を周辺環境と調和させることができる。
Along with the simplification of the column
(3)栓蓋
栓蓋20は支柱本体11内の中詰粒体30を封入する蓋材としての機能と、封入した中詰粒体30を加圧する機能を併有した部材である。本例の栓蓋20は、異径の短柱体で小径部21と大径部22とを有し、その軸心に貫通した透孔23を有する。
(3) Plug Lid The
中詰粒体30を加圧する小径部21は、支柱本体11の端部開口の径と同径または僅かに小径に形成してあって、支柱本体11の端部開口に内挿可能である。
The small-
大径部22は小径部21より大径で、支柱本体11の端部開口に内挿不能な径に形成されている。小径部21と大径部22の段差部が支柱本体11の開口端部に当接することで栓蓋20の挿入深さが制限される。
The large-
(4)中詰粒体
本発明では支柱10の強度と靭性を高めるため、支柱本体11内に中詰粒体30を圧密状態で封入するものである。
(4) Medium-packed granules In the present invention, the medium-packed
中詰粒体30は非圧縮性の粒体で、例えば単粒度砕石や砂等の細骨材、鋼球、或いは各種廃棄物を固化した硬質粒体を使用できる。
中詰粒体30の粒径については特に制約がない。また中詰粒体30は単粒度だけで構成する場合もあるが、粒径の異なる複数種類の粒体の混合物を使用してもよい。
The inside packed
There are no particular restrictions on the particle size of the medium-filled
セメント系固化材に代えて非圧縮性の中詰粒体30を用いるのは、支柱本体11の変形時に中詰粒体30の変位を許容して支柱10の靭性を向上させるためと、環境に配慮して支柱10のリサイクル及びリユースを可能にするためである。
The reason why the incompressible medium
(5)引張材
栓蓋20を介して中詰粒体30に圧縮力を与える引張材40には、引張耐力に優れた公知のPC鋼棒、鉄筋等の棒体の他にPCストランド、高強度繊維等のロープを使用できる。
(5) Tensile material The
引張材40の端部を定着する定着具41は、引張材40の種類に応じて適宜選択するものとし、例えば引張材40がおねじを形成した棒体の場合は棒体に螺合可能なナットを適用でき、また引張材40がロープ材の場合はロープ材を把持可能な把持具を適用する。
The
引張材40に緊張力を付与する方法は、定着具41を回転操作して栓蓋20を締付けるか、或いは図示しない緊張用ジャッキを使用して引張材40を緊張して栓蓋20を締付けた後、栓蓋20から突出する引張材40の露出端部に定着具41を装着して固定する方法を採用できる。
As a method of applying tension to the
また本例では支柱10に引張材40を1本配置した場合について示すが、引張材40の配置数は複数であってもよく、また引張材40の配置位置も支柱10の軸心に限定されず、支柱10の軸心から偏倚した位置や同心上に配置してもよく、支柱10の使途や支柱10に対する外力の作用方向等を考慮して引張材40の設置数や配置位置を適宜選択する。
Further, in this example, the case where one
図4,5に基づいて支柱10の製造方法について説明する。 The manufacturing method of the support | pillar 10 is demonstrated based on FIG.
(1)中詰粒体の充填
図4は下端を栓蓋20で閉鎖して縦置きした支柱本体11の上口から中詰粒体30を充填する工程を示している。
支柱本体11内には引張材40を配置しておき、支柱本体11内のほぼ全域に中詰粒体30を充填する。
中詰粒体30の充填に当たっては支柱本体11又は中詰粒体30に振動を与える等して中詰粒体30相互間の間隙をできるだけ小さくしておくことが望ましい。
(1) Filling medium-filled granules FIG. 4 shows a process of filling the medium-filled
A
When filling the intermediate packed
(2)中詰粒体の加圧
図5は引張材40を緊張して支柱本体11内の中詰粒体30を加圧する工程を示している。
支柱本体11の上部から突出する引張材40に透孔23を通じて別途の栓蓋20を被せるともに、栓蓋20の小径部21を支柱本体11の上端開口に挿入する。
つづいて、引張材40を所定の力で緊張した後、引張材40の端部を定着具41で定着して引張材40に所定の緊張力を導入する。
(2) Pressurization of medium packed granules FIG. 5 shows a process of tensioning the
The
Subsequently, after tensioning the
図5の矢印は栓蓋20を通じて中詰粒体30を加圧する加圧力を示している。
栓蓋20が無数の中詰粒体30を圧縮することで、粗かった中詰粒体30間の隙間が密実へと変化する。
非圧縮材である中詰粒体30は、その周囲を支柱本体11で拘束されて逃げ場がない。そのため、引張材40の緊張力に比例して中詰粒体30の拘束圧力が増加する。
中詰粒体30の拘束圧力は、支柱本体11への中詰粒体30の充填量と、引張材40の緊張力等により求められる。
The arrows in FIG. 5 indicate the pressurizing force that pressurizes the medium packed
When the
The inside packed
The restraining pressure of the intermediate packed
(3)中詰粒体の塊体化
図1は引張材40に所定の緊張力を導入して製作した支柱10の完成品を示している。
中詰粒体30は非圧縮性の粒体であるから粒体そのものは変形せずに、加圧力を相互に伝達し合い、粒体相互間の間隙が限界まで小さくなっている。
加圧前の中詰粒体30群は相互に結合する関係にはなかったが、支柱本体11で拘束した状態で加圧されることで、中詰粒体30相互間に結合力が生じ、無数の中詰粒体30群が硬質塊体31へと変化する。
(3) Agglomeration of medium-filled granule FIG. 1 shows a finished product of a column 10 manufactured by introducing a predetermined tension force into the
Since the inside-packed
The group of intermediate packed
このようにして支柱本体11と、支柱本体11の内部で中詰粒体30を締め固めて形成した柱状の硬質塊体31とにより合成構造の支柱10を得る。
In this way, the strut body 10 and the pillar-shaped
支柱10は環境の整った工場で製造することの他に、支柱10を構成する各資材を搬入して支柱10の設置現場で製造してもよい。 The support column 10 may be manufactured at a site where the support column 10 is installed by loading each material constituting the support column 10 in addition to manufacturing the column 10 in a factory with a good environment.
(4)支柱の特性について
上記したように本発明に係る支柱10は、支柱本体11と、支柱本体11の内部で中詰粒体30を締め固めて形成した柱状の硬質塊体31とによる合成構造体である。
さらに引張材40に導入した緊張力が支柱本体11へプレストレスとして作用している。
そのため、本発明に係る支柱10は従来のモルタル充填鋼管と比較して、格段に高い曲げ強度と靭性を発揮することができる。
以下に詳しく説明する。
(4) About the characteristic of the support | pillar As mentioned above, the support | pillar 10 which concerns on this invention is the synthesis | combination by the column-shaped
Furthermore, the tension force introduced into the
Therefore, the strut 10 according to the present invention can exhibit much higher bending strength and toughness than a conventional mortar-filled steel pipe.
This will be described in detail below.
支柱本体11内に封入された無数の中詰粒体30は、セメント系固化材と異なり固化していない。無数の中詰粒体30はそれぞれが分離独立しており、外力の要因により一体化しているだけである。
そのため、支柱10に曲げ力が加わると、その力は中詰粒体30の全体へ伝達され、支柱本体11の拘束効果により支柱10全体で支持される。
Innumerable medium-filled
Therefore, when a bending force is applied to the support column 10, the force is transmitted to the whole packed
また、支柱10の強度以上の曲げ力が作用すると、支柱本体11が曲げ変形するが、内部の中詰粒体30は損壊せずに変位しながら支柱本体11の曲げ変形を許容する。
支柱10が曲げ変形をしている間も無数の中詰粒体30が柱状の硬質塊体31を維持し、さらに引張材40に導入した緊張力も維持されるので、支柱10の初期強度を略そのまま持続することが可能となる。
Further, when a bending force greater than the strength of the support column 10 is applied, the
While the column 10 is bending deformed, the countless medium-filled
このように、本発明に係る支柱10は、過大な曲げ力が作用しても支柱10の強度が急激に低下するのを回避できて支柱10の強度及び靭性が大幅に向上する。 As described above, the strut 10 according to the present invention can avoid the sudden decrease in strength of the strut 10 even when an excessive bending force is applied, and the strength and toughness of the strut 10 are greatly improved.
さらに本発明に係る支柱10はセメント系固化材を用いずに合成構造として高い強度を発揮できるから、従来の支柱と比べて径を小さく低コストに製作できる。
そのため、支柱10の現場での取扱い性に優れ、施工がし易い。
Furthermore, since the support | pillar 10 which concerns on this invention can exhibit high intensity | strength as a synthetic | combination structure, without using a cement-type solidification material, it can manufacture a diameter small and low cost compared with the conventional support | pillar.
Therefore, the handling property of the support column 10 is excellent and easy to install.
(5)支柱のリサイクルとリユース
支柱10が変形したときは新たな支柱10と交換する。
撤去した変形した支柱10は、引張材40に導入した緊張力を解放し、支柱本体11から栓蓋20を取り外すと、中詰粒体30の結合が解けて柱状の硬質塊体31が解体される。
このように引張材40の緊張力を解放することで、支柱本体11から中詰粒体30を容易に取り出せるから、支柱本体11と内部の中詰粒体30を分離回収することができる。
回収した中詰粒体30は別の支柱10にリユースでき、また回収した支柱本体11はリサイクルすることができる。
(5) Recycling and reuse of the support column When the support column 10 is deformed, it is replaced with a new support column 10.
The removed deformed support column 10 releases the tension introduced into the
By releasing the tension of the
The collected medium-filled
図6,7に実施例2に係る支柱10について説明するが、その説明に際し、前記した実施例1と同一の部位は同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。 6 and 7, the column 10 according to the second embodiment will be described. In the description, the same portions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
(1)支柱
本実施例では、中空の支柱本体11と、支柱本体11の端部の開口を閉鎖する栓蓋と、支柱本体11内に充填した中詰粒体30と、栓蓋を介して中詰粒体30に圧縮力を与える引張材40とより支柱10を構成することは先の実施例1と同様であるが、小径部21のみで構成した栓蓋25を用いて支柱本体11の端部開口を閉鎖し、支柱10が曲げ変形を生じたときに、栓蓋25による中詰粒体30の圧縮力を増すようにしたものである。
(1) Strut In this embodiment, the hollow strut
図6は引張材40に所定の緊張力を導入して製作した支柱10の完成品を示している。
支柱本体11内に充填した無数の中詰粒体30は、支柱本体11の他方(下位)に装着した異形の栓蓋20と、支柱本体11の一方(上位)に装着した栓蓋25とにより圧縮されて柱状の硬質塊体31を形成している。
FIG. 6 shows a finished product of the column 10 manufactured by introducing a predetermined tension force to the
The innumerable medium-filled
図6の符号42は地中に定着したアンカー43と引張材40の下端を連結するジョイント具であり、ジョイント具42を介して支柱10の下端がアンカー43に接続されている。
支柱10の立設手段はアンカー43と接続する方法の他に支柱10の下部を埋設して立設してもよい。
In addition to the method of connecting to the
(2)栓蓋
栓蓋25は短柱状の小径部21からなり、その軸心に透孔23を有する。
小径部21は、支柱本体11の端部開口の径と同径または僅かに小径に形成してあって、支柱本体11の端部開口に内挿可能である。
本例では支柱本体11の一方(上位)の端部開口に栓蓋25を装着し、支柱本体11の他方(下位)の端部開口に挿入深さの制限がある異形の栓蓋20を装着した形態を示すが、支柱本体11の両方の端部開口に栓蓋25を装着してもよいことは勿論である。
(2) Plug lid The
The
In this example, a
(3)支柱の特性について
本実施例における支柱10の基本的な特性は既述した実施例1と同じであるが、支柱10が曲げ変形をしたときに、以下に説明する動栓蓋25の加圧動作によって中詰粒体30の圧縮力が増加する。
(3) Characteristic of the strut The basic characteristic of the strut 10 in this embodiment is the same as that of the first embodiment described above, but when the strut 10 is bent and deformed, The compressive force of the medium packed
支柱10が曲げ変形すると引張材40の引張力が増し、引張材40の引張力は両端に係止した栓蓋20,25へ伝えられる。
引張材40の下端に係止した異径の栓蓋20は、その小径部21と大径部22の段差部が支柱本体11の開口端部に当接して、それ以上の挿入が制限されている。
引張材40の上端に係止した栓蓋25では、支柱本体11の開口端部に当接する段差が存在しない。そのため、支柱10の曲げ変形量に比例して引張材40の引張力が増すと、栓蓋25が支柱本体11の内部へ入り込んで、中詰粒体30に対する加圧力が増す。
When the support column 10 is bent and deformed, the tensile force of the
The
In the
このように本実施例にあっては、支柱本体11の一方または両方に摺動可能な栓蓋20を装着するだけで、実施例1と比べて支柱10が曲げ変形するときの曲げ強度と靭性がさらに高くなるといった利点が得られる。
As described above, in this embodiment, the bending strength and toughness when the support column 10 is bent and deformed as compared with Example 1 only by attaching the
10・・・・支柱
11・・・・支柱本体
20,25・・・栓蓋
21・・・・小径部
22・・・・大径部
23・・・・透孔
30・・・・中詰粒体
31・・・・硬質塊体
40・・・・引張材
41・・・・定着具
10...
Claims (5)
中空の支柱本体と、
支柱本体内に充填した非圧縮性の中詰粒体と、
支柱本体の端部開口に摺動可能に装着し、該端部開口を閉鎖して中詰粒体を加圧する栓蓋と、
栓蓋に端部を定着し、栓蓋を介して中詰粒体へ加圧力を与える引張材とを具備し、
前記引張材を緊張して中詰粒体を締め固めて形成した硬質塊体と、該硬質塊体を拘束する支柱本体とを一体化して合成構造としたことを特徴とする、
耐荷構造物用の支柱。 A strut for a load-bearing structure,
A hollow column body;
Incompressible medium-filled granules filled in the prop body,
A stopper lid that is slidably attached to the end opening of the column main body, closes the end opening, and pressurizes the packed particles;
A tension member that fixes an end portion to the stopper lid and applies pressure to the inside packed particles through the stopper lid;
It is characterized in that a hard lump formed by tensioning the tension material and compacting the packed solid body and a column main body constraining the hard lump are integrated into a synthetic structure,
Prop for load-bearing structures.
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