JP2014184863A - プレキャストｐｃ円筒浮体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】薄肉で高水圧に耐えると共に安定性及び耐久性に優れたプレキャストＰＣ円筒浮体構造を提供する。
【解決手段】プレキャストコンクリートから成る筒状体要素１１を複数個、軸線方向及び周方向に連結した円筒体１２と、円板状の天蓋１３と、円板状の底板１４とを備え、前記筒状体要素にＰＣ鋼材挿通用のリブ体を設け、前記軸線方向に前記ＰＣ鋼材を介して緊締した筒状体に、軸線方向のプレストレスを導入すると共に、天蓋と底板とを取り付けて中空体としたので、薄肉で高水圧に耐えると共に安定性及び耐久性に優れている。
【選択図】図１

Description

本発明は、海上又は水上に設置する浮体施設に使用されるプレキャストＰＣ円筒浮体構造に関するものである。

一般に、浮体構造は、鋼材やコンクリートの中空体で構成されている。例えば、上下に蓋体を設けるとともに、複数の筒状のプレキャストコンクリートブロックをＰＣ鋼材で一体接合された浮体構造が提案されている（特許文献１）。
また、コンクリートセグメントの周方向にプレストレスを導入する特許文献２に示すものが知られている（特許文献２）。

特開２００９−１８６７１号公報 特開平１０−４６９９１号公報

しかし、従来の鋼製浮体構造の場合、大水深の高水圧に耐える強度が要求されるために、製造に際して部材厚の増大による製造難度の上昇や、補強リブ等の追加部材による作業量の増加により作業性が悪化するという問題が存在した。
また、鋼製浮体構造の場合、全体が軽量であるため浮体の喫水が浅く、バラストを搭載して喫水を深くして、安定させる必要があった。
また、耐久性に関しては、防錆塗装等の防錆処理が必要となり、維持管理費用が嵩むと云う問題が存在した。
更に、従来のプレキャストコンクリート製浮体構造では、軸線方向や周方向のＰＣ鋼材を筒状のコンクリート断面内に配置するため、部材が厚くなり、重量が重くなるため、浮力を確保するためには、浮体の径や高さを大きくする必要があると云う問題が存在した。

本発明は、プレキャストコンクリートから成る筒状体要素を複数個、軸線方向に連結した円筒要素と、円板状の天蓋と、円板状の底板とを備え、前記筒状体要素の内周にＰＣ鋼材挿通用のリブ体を設け、前記軸線方向に連結した筒状体要素にＰＣ鋼材を介して、軸線方向の応力を付与すると共に、天蓋と底板とを取り付けて中空体とすることで、小型で高水圧に耐えると共に安定性及び耐久性に優れたプレキャストＰＣ円筒浮体構造を提供するものである。
また、大型の円筒浮体では複数個の円周方向に分割した部材を組み合わせた後、リブ体に配置したＰＣ鋼材を介して、周方向に応力を付与して一体化させる。

この発明は、以下のような内容である。
（１）本発明のプレキャストＰＣ円筒浮体構造は、プレキャストコンクリートから成る筒状体要素を複数個連結した円筒体と、円板状の天蓋と、円板状の底板とを備え、前記筒状体要素にＰＣ鋼材挿通用のリブ体を設け、前記軸線方向に前記ＰＣ鋼材を介して緊締した筒状体に、軸線方向のプレストレスを導入すると共に、天蓋と底板とを取り付けて中空体としたことを特徴とする。
（２）前記円筒体は、筒状体要素を複数個、周方向に連結したことを特徴とする。
（３）前記プレキャストコンクリートから成る筒状体要素を複数個周方向に組み合わせて円筒体を形成した後、前記筒状体要素の内周に沿って連続形成されたリブ体内に配置したＰＣ鋼材を介して周方向にプレストレスを導入して一体化したことを特徴とする。
（４）前記筒状体要素と等しい曲率の内周の一部を複数有する連結部材と、前記筒状体要素とを軸線方向、周方向に夫々連結して複数の円筒体を一体的に構成すると共に、前記円筒体に天蓋と、底板とを取り付けて中空体としたことを特徴とする。
（５）前記リブ体は、前記筒状体要素の内周側に形成されたことを特徴とする。
（６）前記中空体をプレキャストコンクリートのトラス部材を使用し、複数個組み合わせて構成したことを特徴とする。

この発明のプレキャストＰＣ円筒浮体構造によれば、プレキャストコンクリートから成る筒状体要素を複数個連結した円筒体と、円板状の天蓋と、円板状の底板とを備え、前記筒状体要素にＰＣ鋼材挿通用のリブ体を設け、前記軸線方向に前記ＰＣ鋼材を介して緊締した筒状体に、軸線方向のプレストレスを導入すると共に、天蓋と底板とを取り付けて中空体としたので、小型で高水圧に耐えることができる。一部にリブ体を設けると共に、部材厚を全体に薄くすることで浮体の全体重量を軽くでき、小型の円筒浮体構造でも製造することができる。また、部材厚を変更することで容易に重心を下方に移動させて、喫水を深くして安定性を増すことができる。更に、円筒浮体に高強度コンクリートを使用すると共に、露出するＰＣ鋼材にエポキシ樹脂被覆ＰＣ鋼材を使用することで、防錆処理が不要となり、塗装等のメンテナンスが不要である。
また、前記円筒体は、筒状体要素を複数個、周方向に連結したので、大口径の筒状体であってもプレキャストコンクリートにより製造することができる。
また、前記プレキャストコンクリートから成る筒状体要素を複数個周方向に組み合わせて円筒体を形成した後、前記筒状体要素の内周に沿って連続形成されたリブ体内に配置したＰＣ鋼材を介して周方向にプレストレスを導入して一体化したので、大口径の円筒体を容易に製造することができる。
また、前記筒状体要素と等しい曲率の内周の一部を複数有する連結部材と、前記筒状体要素とを軸線方向、周方向に夫々連結して複数の円筒体を一体的に構成すると共に、前記円筒体に天蓋と、底板とを取り付けて中空体としたので、複数の円筒体を一体的に構成することができる。
また、前記リブ体は、前記筒状体要素の内周側に形成されたので、海水等による鋼材の腐食を防止することができる。
また、小径の円筒体であっても外周面からＰＣ鋼材を緊張することで、緊張作業が容易となる。
また、前記中空体をプレキャストコンクリートのトラス部材を使用し、複数個組み合わせて構成したので、大規模な浮体を容易に作ることができる。

図１は、本発明の一実施の形態であるプレキャストＰＣ円筒浮体構造を示す斜視図である。 図２は、同プレキャストＰＣ円筒浮体構造の内部構造を示す一部を切欠いた斜視図である。 図３は、本発明の他の実施の形態を示す斜視図である。 図４は、図３の一部を切欠いた分解斜視図である。 図５は、本発明のプレキャストＰＣ円筒浮体構造を連結部材により複数個連結した浮体構造を示す斜視図である。 図６は、本発明のプレキャストＰＣ円筒浮体構造をトラスにより複数個組み合わせた浮体構造を示す斜視図である。

以下、一実施の形態を示す図面に基づいて、本発明を詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態であるプレキャストＰＣ円筒浮体構造を示す斜視図、図２は本発明のプレキャストＰＣ円筒浮体構造の内部構造を示す一部を切欠いた斜視図である。ここで、本発明のプレキャストＰＣ円筒浮体構造１０は、プレキャストコンクリートから成る筒状体要素１１を複数個連結した円筒体１２と、円板状の天蓋１３と、円板状の底板１４とを備え、前記筒状体要素１１にＰＣ鋼材挿通用のリブ体１５を設け、前記軸線方向に前記ＰＣ鋼材１６を介して緊締した筒状体１２に、軸線方向のプレストレスを導入すると共に、天蓋１３と底板１４とを取り付けて中空体としたしたものである。ここで、ＰＣ鋼材１６は海水によるＰＣ鋼材の腐食を防止するため、エポキシ樹脂で被覆したエポキシ樹脂被覆ＰＣ鋼材とする。

筒状体要素１１は、本実施の形態では工場で高強度コンクリートを使用して、プレキャストコンクリートにより製造される。ここで使用する高強度コンクリートは、シリカヒューム、高炉スラグ微粉末又はフライアッシュを混和した高強度コンクリートとする。一般に、高強度コンクリートとは、設計基準強度５０N/mm²以上とする。
また、筒状体要素１１の内周には、図２に示すように環状にリブ体１５が円周方向に形成されている。更に、リブ体１５には、等間隔に軸線方向に延設された枝部材１５ａが複数個形成されている。この枝部材１５ａは軸線方向に挿入したＰＣ鋼材１６を定着するためのものである。リブ体１５の内側には、円周方向の応力を付与するＰＣ鋼材１７が挿通されている。

天蓋１３及び底板１４は、高強度コンクリートを使用して、円板状のプレキャストコンクリートにより製造される。また、天盤１３は鋼製とすることでより軽量化することができる。

以上のようなプレキャストＰＣ円筒浮体構造１０は、次のように製造される。先ず、複数の筒状体要素１１と、天蓋１３及び底板１４を組み合わせた後、軸線方向に挿入したＰＣ鋼材１６をポストテンション方式により加締めて、図１に示すような中空体を形成する。このように構成した本発明のプレキャストＰＣ円筒浮体構造１０は、鋼材よりも重量のあるＰＣ構造としたので、重心が低くなり浮体として安定すると共に、同じ浮力であっても小型化を実現できる。また、防蝕性の高い材料を使用することで、メンテナンスフリーが実現できる。更に、工場でのプレキャスト部材を使用することで、部材点数の削減を図れる。

図３は、本発明の他の実施の形態を示す斜視図、図４は、図３の一部を切欠いた分解斜視図である。本実施の形態において、プレキャストＰＣ円筒浮体構造２０は、プレキャストコンクリートから成る複数の周方向に分割した筒状体要素（セグメント）２１ａを組み合わせた後、周方向にリブ体に配置したＰＣ鋼材１７を介してプレストレスを導入して一体化した筒状体２１を複数個、軸線方向に連結した円筒体２２と、複数に分割した円板状の天蓋２３と、複数に分割した円板状の底板２４とを備え、軸線方向に連結した筒状体２１にＰＣ鋼材１６を挿通して、軸線方向の応力を付与すると共に、天蓋２３と底板２４とを取り付けて中空体としたものである。

以上のように構成した場合、工場で製造したプレキャストコンクリートから成る筒状体要素（セグメント）２１ａを現場で組み立てて、大口径の円筒体２２を製作することができる。したがって、現場に大口径の円筒体２２を搬送することが困難な場合に対応することができる。

図５は、本発明のプレキャストＰＣ円筒浮体構造を複数個連結した浮体構造を示す斜視図である。本実施の形態において、プレキャストＰＣ円筒浮体構造３０は、筒状体要素２１ａと等しい曲率の内周の一部を複数有する連結部材２５と、前記筒状体要素２１ａとを軸線方向、周方向に夫々連結して複数の円筒体２１を一体的に構成すると共に、前記円筒体２１に図外の天蓋２３と、底板２４とを取り付けて中空体２２として浮体構造に構成したものである。

図５に示す連結部材２５は、３個の円筒体２２を相互に接触させた際の空間を埋めるような平面視で略三角形状をすると共に、夫々の円筒体の一部を成す。連結部材２５の内周には、筒状体要素２１ａの内周に設けたリブ体１５と同様にリブ体１５が円周方向に形成されている。また、リブ体１５には、等間隔に軸線方向に延設された枝部材１５ａが複数個形成されている。この枝部材１５ａは軸線方向に挿入したＰＣ鋼材１６を定着するためのものである。リブ体１５の内側には、円周方向の応力を付与するＰＣ鋼材１７が挿通されている。
以上の実施例は、３個の円筒体２２を連結する構成であるが、２個或いは４個の円筒体２２を連結する構成であってもよい。このように構成することで、３個の円筒体２２を一体的に製造することができる。

図６は、本発明のプレキャストＰＣ円筒浮体構造を複数個組み合わせた浮体構造を示す斜視図である。本実施の形態において、プレキャストＰＣ円筒浮体構造４０は、実施例１或いは２で製造した円筒浮体をプレキャストコンクリートから成るトラス２６で括り合わせて、正六角形に構成したものである。

以上のように構成した場合、現場にて大浮力のプレキャストＰＣ円筒浮体構造４０を容易に製造することができ、設置場所への搬送も容易である。

更に、本発明は上述の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の設計変更が可能である。

１０、２０、３０、４０ プレキャストＰＣ円筒浮体構造
１１ 筒状体要素
１２ 円筒体
１３ 天蓋
１４ 底板
１５ リブ体
１５ａ 枝部材
１６、１７ ＰＣ鋼材
２０ プレキャストＰＣ円筒浮体構造
２１ 筒状体
２１ａ 筒状体要素（セグメント）
２２ 円筒体
２３ 天蓋
２４ 底板
２５ 連結部材
２６ トラス

Claims (6)

1. プレキャストコンクリートから成る筒状体要素を複数個連結した円筒体と、
   円板状の天蓋と、円板状の底板とを備え、前記筒状体要素にＰＣ鋼材挿通用のリブ体を設け、
   前記軸線方向に前記ＰＣ鋼材を介して緊締した筒状体に、軸線方向のプレストレスを導入すると共に、天蓋と底板とを取り付けて中空体としたことを特徴とするプレキャストＰＣ円筒浮体構造。
2. 前記円筒体は、筒状体要素を複数個、周方向に連結したことを特徴とする請求項１に記載のプレキャストＰＣ円筒浮体構造。
3. 前記プレキャストコンクリートから成る筒状体要素を複数個周方向に組み合わせて円筒体を形成した後、
   前記筒状体要素の内周に沿って連続形成されたリブ体内に配置したＰＣ鋼材を介して周方向にプレストレスを導入して一体化したことを特徴とする請求項１または２に記載のプレキャストＰＣ円筒浮体構造。
4. 前記筒状体要素と等しい曲率の内周の一部を複数有する連結部材と、
   前記筒状体要素とを軸線方向、周方向に夫々連結して複数の円筒体を一体的に構成すると共に、
   前記円筒体に天蓋と、底板とを取り付けて中空体としたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１に記載のプレキャストＰＣ円筒浮体構造。
5. 前記リブ体は、前記筒状体要素の内周側に形成されたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１に記載のプレキャストＰＣ円筒浮体構造。
6. 前記中空体をプレキャストコンクリートのトラスを使用して、複数個組み合わせて構成したことを特徴とする請求項１〜５の何れか１に記載のプレキャストＰＣ円筒浮体構造。

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