JP2017150248A - 太陽光パネルの基礎構造 - Google Patents

Abstract

【課題】基礎構造の設置場所が傾斜地であったり、基礎構造を設置した後に設置場所が地盤沈下したりした場合であっても、地盤面と基礎本体との間に脆弱部分が生じることなく、簡易な構造でかつ適用範囲が広い太陽光パネルの基礎構造を提供すること。【解決手段】太陽光パネルの基礎構造１は、太陽光パネルの支持架台２に接続された基礎用治具１０と、基礎用治具１０に固定されて少なくとも一部が地中に打ち込まれた複数の鋼管２０、２０Ａ、２０Ｂと、を備える。基礎用治具１０は、基礎本体１１と、基礎本体１１に設けられて鋼管２０、２０Ａ、２０Ｂが挿通される筒部１２と、筒部１２に鋼管２０、２０Ａ、２０Ｂを固定するボルトおよびナットと、を有する。鋼管２０Ｂの地盤面３Ａ、３Ｂと基礎本体１１との間の隙間ｄを横切る部分の内部には、コンクリートまたはモルタルＣが充填されている。【選択図】図２

Description

本発明は、太陽光パネルの支持架台を支持する基礎構造に関する。

従来より、太陽光パネルの支持架台を支持する基礎として、以下のような基礎構造が提案されている。
すなわち、基礎構造は、貫通孔を有する中空の本体と、この本体の貫通孔を通って地中に差し込まれた鋼管と、を備える。これら鋼管は、地表面に対して傾斜して延びている（特許文献１参照）。

ところで、基礎構造の設置箇所が傾斜地であったり、基礎構造の設置後に地盤が沈下したりした場合には、本体（台座）の下端面の一部が地盤面から離れて、地盤面と本体との間に隙間が生じることになる。したがって、太陽光パネルが強風で煽られたり、地震により太陽光パネル全体が揺れたりした際には、地盤面と本体との隙間を横切る鋼管が脆弱な部分となり、鋼管が変形して、基礎構造に支持された太陽光パネルが傾いたり、または損壊したりするおそれがあった。

具体的には、地盤面と基礎構造の本体との間に隙間が生じると、地中に埋設される鋼管の長さが短くなるので、鋼管の周面摩擦力が低下することになり、支持架台の鉛直支持力が不足するとともに、鋼管の引抜抵抗力が低下して、太陽光パネルを強固に支持することができない、という問題点があった。

特許文献２には、軟弱地盤であっても、長い鋼管を効率的かつ高精度に打ち込むことができる基礎構造の構築方法が開示されている。この基礎構造は、筒部を有するガイド部材と、この筒部に挿入される複数の鋼管と、で構成されている。これら複数の鋼管は、互いに交差することなく所定の傾斜角度で埋設され、これら複数の鋼管の頭部は、ガイド部材に接合されている。
しかしながら、特許文献２の基礎構造についても、傾斜地においては、ガイド部材の下端面の一部に隙間が生じて、地盤面とガイド部材とが密着しない場合があった。

特開２０１４−３１７００号公報 特開２０１５−２２９８３８号公報

以上のような問題点を踏まて、本発明は、基礎構造の設置場所が傾斜地であったり、基礎構造を設置した後に設置場所が地盤沈下したりした場合であっても、地盤面と基礎本体との間に脆弱部分を生じることなく、簡易な構造でかつ適用範囲が広い太陽光パネル用の基礎構造を提供することを目的とする。

本発明者らは、基礎構造の設置場所が傾斜地や軟弱地盤などで、地盤面と基礎構造との間に隙間が生じる場合であっても、鋼管の隙間に位置する部分にプレキャストコンクリート（ＰＣ）板を挿入して隙間を解消したり、隙間を横切る鋼管内部にコンクリートを充填したりして、鋼管の水平抵抗力を増加させることで、基礎構造を構成する鋼管の鉛直支持力および引抜抵抗力を保持できることに着目し、簡易な構造でありながら、適用範囲の広い太陽光パネル用の基礎構造を発明するに至った。
言い換えると、本発明の特徴は、地盤面と基礎構造との間に生じた隙間が脆弱部分とならないようにＰＣ板で隙間を解消する基礎構造、または、隙間の鋼管内部にコンクリートを充填させて、鋼管単体の抵抗断面積を増加させる基礎構造である。

第１の発明の太陽光パネルの基礎構造（例えば、後述の太陽光パネルの基礎構造１）は、地盤上に設けられて太陽光パネルの支持架台（例えば、後述の支持架台２）を支持する基礎構造であって、前記支持架台に接続された基礎用治具（例えば、後述の基礎用治具１０）と、当該基礎用治具に固定されて少なくとも一部が地中に打ち込まれた複数の鋼管（例えば、後述の鋼管２０、２０Ａ、２０Ｂ）と、を備え、前記基礎用治具は、基礎本体（例えば、後述の基礎本体１１）と、当該基礎本体に設けられて前記鋼管が挿通される筒部（例えば、後述の筒部１２）と、当該筒部に前記鋼管を固定する固定治具（例えば、後述のボルト１３およびナット１４）と、を有し、前記鋼管（例えば、後述の鋼管２０Ｂ）の地盤面（例えば、後述の地盤面３Ａ、３Ｂ）と前記基礎本体との間の隙間（例えば、後述の隙間ｄ）を横切る部分の内部には、コンクリートまたはモルタルが充填されていることを特徴とする。

この発明によれば、鋼管の地盤面と基礎本体との間の隙間を横切る部分について、その鋼管の内部にコンクリートまたはモルタルを充填して、鋼管の一定区間をコンクリート充填鋼管とすることで、水平力に対して、鋼管単体に加えて鋼管内部のコンクリートまたはモルタルが抵抗し、隙間を横切る鋼管の損傷や損壊を防止できる。

第２の発明の太陽光パネルの基礎構造は、地盤上に設けられて太陽光パネルの支持架台を支持する基礎構造であって、前記支持架台に接続された基礎用治具と、前記基礎用治具に固定されて少なくとも一部が地中に打ち込まれた複数の鋼管と、を備え、前記基礎用治具は、基礎本体と、当該基礎本体に設けられて前記鋼管が挿通される筒部と、当該筒部に前記鋼管を固定する固定治具と、を有し、前記鋼管（例えば、後述の鋼管２０Ａ）の地盤面（例えば、後述の地盤面３Ａ、３Ｂ）と前記基礎本体との間の隙間に位置する部分には、外側から板材（例えば、後述の板材３０）が嵌め込まれていることを特徴とする。

この発明によれば、地盤面と基礎本体との間の隙間において、基礎構造を新設する段階、または、一旦基礎構造を構築した後に地盤沈下した場合の後施工段階において、露出している鋼管を外部から覆うように外側から板材を嵌め込むことで、この露出した鋼管を補強できる。本構成によって、地盤面と基礎本体の間の隙間を解消して、板材がこの鋼管を外側から押さえて変形を抑制できる。よって、地震時や強風時に、太陽光パネル全体に加わる水平力や転倒モーメントが、鋼管の地盤面と基礎本体との間の部分に外部荷重として集中しても、鋼管の損傷を防止でき、その結果、太陽光パネルの傾きや損傷を防止できる。

また、地盤面と基礎本体との間の隙間に、複数の板材を挿入して積層することで、隙間の高さが基礎本体毎に異なる場合でも、容易に隙間を解消できる。
また、板材で地盤面と基礎本体との間の隙間を埋めたので、基礎本体の沈下が抑制されて、鋼管の損傷をより確実に防止できる。

本発明によれば、基礎構造の設置場所が傾斜地であったり、あるいは、基礎構造の設置場所が地盤沈下して、地盤面が一方側に傾斜した場合であっても、地盤面と基礎本体との間の隙間を解消したり、地盤面と基礎本体の間にコンクリート充填鋼管を配置することで、簡易な構造でありながら、適用範囲が広い太陽光パネル用の基礎構造を提供できる。よって、地震時や強風時であっても、基礎構造の鋼管の変形を防止できるので、太陽光パネルの傾きや損傷を防止できる基礎構造を実現できる。

本発明の一実施形態に係る太陽光パネルの基礎構造の斜視図である。 実施形態に係る太陽光パネルの基礎構造の側面図である。 実施形態に係る太陽光パネルの基礎構造の上部の拡大斜視図である。 実施形態に係る太陽光パネルの基礎構造の上部の平面図である。 実施形態に係る基礎構造の板材の斜視図および縦断面図である。

本発明は、地盤面と基礎本体との間に隙間が生じるような傾斜地または軟弱地盤などに太陽光パネルの支持架台を設置するための基礎構造であり、新設段階でも、または一旦基礎構造を構築した後の後施工段階であっても、設置可能な太陽光パネル用の基礎構造である。本発明の第１の解決手段は、地盤面と基礎本体との間に板材を挿入することで、隙間を解消するものであり、第２の解決手段は、地盤面と基礎本体との間を横切る鋼管に対し、部分的にコンクリートやモルタルを充填させて、コンクリート充填鋼管とするものである。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る太陽光パネルの基礎構造１の斜視図である。図２は、太陽光パネルの基礎構造１の側面図である。

太陽光パネルの基礎構造１は、上部で太陽光パネルの支持架台２を支持するものであり、図２（ａ）に示すように、傾斜した地盤面３Ａ上、あるいは、図２（ｂ）に示すように、太陽光パネルの基礎構造１の設置後に沈下した地盤面３Ｂ上に設置されている。
この基礎構造１は、基礎用治具１０と、この基礎用治具１０に固定された４本の鋼管２０と、を備える。

図３は、太陽光パネルの基礎構造１の上部の拡大斜視図であり、図４は、太陽光パネルの基礎構造１の上部の平面図である。
基礎用治具１０は、ダクタイル鋳鉄による鋳造物であり、椀状の基礎本体１１と、この基礎本体１１に設けられて鋼管２０が挿通される４つの筒状の筒部１２と、これら筒部１２に鋼管２０を固定する固定治具としてのボルト１３およびナット１４と、を備える。
なお、本実施形態では、基礎用治具１０を鋳造としたが、これに限らず、基礎用治具をコンクリート製やプラスチック製としてもよい。

基礎本体１１は、平面視で矩形状であり、中心軸が略鉛直となるように配置される。この基礎本体１１は、伏せた椀状つまり中央部が上方に向かって膨出した形状である。
また、基礎本体１１の中央部には、太陽光パネルの支持架台２を基礎本体１１に連結するための貫通孔１５が形成されている。

４つの筒部１２は、円筒形状であり、基礎本体１１の四隅に基礎本体１１に一体に設けられ、４つの筒部１２の中心軸は、基礎本体１１の略鉛直の軸方向に対して一定の角度で傾斜してかつ互いに干渉することなく延びている。

４本の鋼管２０は、それぞれ、円筒形状であり、筒部１２に挿通されている。これら鋼管２０は、基礎本体１１が地盤面３Ａ、３Ｂに設置された状態では、一部が地中に打ち込まれており、杭として機能する。

鋼管２０は、筒部１２の上端から露出している。筒部１２の上端側および鋼管２０には、貫通孔が設けられており、これら貫通孔にボルト１３が挿通されて、このボルト１３にナット１４を締め付けることで、鋼管２０は筒部１２に固定されている。

ここで、鋼管２０のうち図２中最も左側に位置するものを鋼管２０Ａとする。鋼管２０Ａの地盤面３Ａ、３Ｂと基礎本体１１との隙間ｄに位置する部分には、外側から板材３０が嵌め込まれている。この板材３０により、地盤面３Ａ、３Ｂと基礎本体１１との間の隙間ｄが埋められている。

図５は、板材３０の斜視図および縦断面図である。
板材３０は、平面視で矩形状であり、この板材３０の一端縁には、凹部３１が形成されている。凹部３１の最も奥側には、鋼管２０の外周面が嵌合する嵌合面３２が形成されている。この嵌合面３２は、鋼管２０Ａの傾斜角度に略等しい角度に形成されている。
なお、この板材３０は、安価でありかつ容易に異なる板厚さを実現可能なコンクリート板である。また、このコンクリート板は、平板状であり、基礎本体１１と同等の軸剛性を有する平板状である。

また、鋼管２０のうち図２中最も右側に位置するものを鋼管２０Ｂとする。鋼管２０Ｂの地盤面３Ａ、３Ｂと基礎本体１１との間の隙間ｄを横切る部分の内部には、コンクリートまたはモルタルＣが充填されている。

鋼管２０Ｂ内部にコンクリートまたはモルタルＣを充填する場合、まず、鋼管２０Ｂ内部のうち地盤面３Ａ、３Ｂと基礎本体１１との間の隙間ｄより下方の位置にラス金網４０を挿入し、このラス金網４０を、充填するコンクリートの下端側の型枠とする。ラス金網４０を挿入した後、ラス金網４０の上方つまり鋼管２０Ｂの上端から鋼管２０Ｂの内部にコンクリートを流し込み、鋼管２０Ｂの隙間ｄに対応する部分をコンクリート充填鋼管とする。

以上の太陽光パネルの基礎構造１は、以下の方法で構築される。
すなわち、所定の場所に基礎本体１１を配置し、この基礎本体１１の筒部１２に鋼管２０を差し込んで地盤面３Ａ、３Ｂに打ち込むことで、太陽光パネルの基礎構造１を完成させる。
このとき、地盤面３Ａ、３Ｂと基礎本体１１との間に隙間ｄが生じる場合には、鋼管２０Ａの隙間ｄに位置する部分に、適宜、板材３０を側方から差し込んで嵌め込んだり、鋼管２０Ｂの内部にコンクリートまたはモルタルＣを充填したりする。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）鋼管２０Ｂの地盤面３Ａ、３Ｂと基礎本体１１との間の隙間ｄを横切る部分に、コンクリートまたはモルタルＣを充填した。コンクリートまたはモルタルＣにより、鋼管２０Ｂの変形が抑制されるので、地震時や強風時に、この鋼管２０Ｂの隙間ｄに位置する部分に応力が集中しても、鋼管２０Ｂの損傷を防止できる。その結果、太陽光パネルの傾きや損傷を防止できる。
なお、一旦、コンクリートまたはモルタルを充填した後であっても、地盤沈下が進行し、新たに隙間が発生した場合には、コンクリートまたはモルタルを追加することが可能である。

（２）地盤面３Ａ、３Ｂと基礎本体１１との間の隙間ｄにおいて、鋼管２０Ａに外側から板材３０を嵌め込んだ。よって、板材３０がこの鋼管２０Ａを外側から押さえて変形を抑制するので、地震時や強風時に、この鋼管２０Ａの地盤面３Ａ、３Ｂと基礎本体１１との間の部分に応力が集中しても、鋼管２０Ａの損傷を防止できる。その結果、太陽光パネルの傾きや損傷を防止できる。

（３）太陽光パネル用の基礎構造１として、地盤面３Ａ、３Ｂと基礎本体１１との間に、板材３０を挿入して隙間ｄを解消する第１実施形態と、コンクリート充填鋼管を配置した第２実施形態とを組み合わせて設けることで、簡易な構造でありながら、鉛直支持力と水平抵抗力に優れた太陽光パネル用の基礎構造を実現できる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、本実施形態では、鋼管２０Ａにのみ板材３０を取り付けるとともに、鋼管２０Ｂの隙間ｄに対応する部分にのみコンクリートまたはモルタルを充填したが、これに限らず、板材３０を取り付ける鋼管や、コンクリートまたはモルタルを充填する鋼管は、適宜選択されてよい。例えば、本実施形態では、板材３０を傾斜した地盤面３Ａの下がった側に位置する鋼管２０Ａに取り付けたが、これに限らず、全ての鋼管２０に取り付けてもよい。また、例えば、本実施形態では、鋼管２０ＢにのみコンクリートまたはモルタルＣを充填したが、これに限らず、残りの鋼管２０にも、コンクリートまたはモルタルを充填してもよい。

また、本実施形態では、図２に示すように、地盤面と基礎本体との間に板材を挿入する第１の解決手段と、部分的にコンクリート充填鋼管を配置する第２の解決手段とを組み合わせて設けたが、鋼管の地盤面と基礎本体との間の隙間に位置する部分が脆弱部とならないように設計できれば、それぞれを単独で設けてもよい。

また、本実施形態では、板材３０を１枚のみ鋼管２０Ａに取り付けたが、隙間ｄが大きい場合には、板材３０を複数枚重ねて取り付けてもよい。なお、板材３０を複数枚挿入する場合は、各板材３０の断面欠損部分である凹部３１が、平面視で上下に重ならないようにずらして積層する。
例えば、本実施形態では、鋼管２０Ｂの隙間ｄに対応する部分にのみコンクリートまたはモルタルＣを充填してコンクリート充填鋼管としたが、これに限らず、鋼管２０Ｂの全長に亘ってコンクリートを充填させてもよい。

また、本実施形態では、鋼管２０Ｂ内部にコンクリートまたはモルタルＣを充填する場合、鋼管２０Ｂにラス金網４０を挿入し、このラス金網４０を型枠としてコンクリートまたはモルタルを流し込んだが、これに限らない。例えば、予めコンクリートまたはモルタルＣを充填した鋼管２０Ｂを用意して、このコンクリートまたはモルタルＣを充填した鋼管２０を打ち込んでもよい。あるいは、鋼管２０Ｂを打ち込んだ後、この鋼管２０Ｂ内に図示しない袋体を入れて、この袋体内にコンクリートまたはモルタルを流し込んでもよい。このとき、鋼管２０の内部にラス金網４０を挿入し、この袋体をラス金網で下から支持することで、袋体を所定位置に配置してもよい。

ｄ…隙間 Ｃ…コンクリートまたはモルタル
１…太陽光パネルの基礎構造 ２…架台 ３Ａ、３Ｂ…地盤面
１０…基礎用治具 １１…基礎本体 １２…筒部
１３…ボルト（固定治具） １４…ナット（固定治具） １５…貫通孔
２０、２０Ａ、２０Ｂ…鋼管
３０…板材 ３１…凹部 ３２…嵌合面 ４０…ラス金網

Claims (2)

1. 地盤上に設けられて太陽光パネルの支持架台を支持する基礎構造であって、
   前記支持架台に接続された基礎用治具と、
   当該基礎用治具に固定されて少なくとも一部が地中に打ち込まれた複数の鋼管と、を備え、
   前記基礎用治具は、基礎本体と、当該基礎本体に設けられて前記鋼管が挿通される筒部と、当該筒部に前記鋼管を固定する固定治具と、を有し、
   前記鋼管の地盤面と前記基礎本体との間の隙間を横切る部分の内部には、コンクリートまたはモルタルが充填されていることを特徴とする太陽光パネルの基礎構造。
2. 地盤上に設けられて太陽光パネルの支持架台を支持する基礎構造であって、
   前記支持架台に接続された基礎用治具と、
   前記基礎用治具に固定されて少なくとも一部が地中に打ち込まれた複数の鋼管と、を備え、
   前記基礎用治具は、基礎本体と、当該基礎本体に設けられて前記鋼管が挿通される筒部と、当該筒部に前記鋼管を固定する固定治具と、を有し、
   前記鋼管の地盤面と前記基礎本体との間の隙間に位置する部分には、外側から板材が嵌め込まれていることを特徴とする太陽光パネルの基礎構造。

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