JP2992797B2 - 構造物転倒時の柱の回転中心の形成方法 - Google Patents

構造物転倒時の柱の回転中心の形成方法

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英俊 世一
英一 坂田
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、構造物転倒時の柱の回
転中心の形成方法に関する。特に、建築構造物の一部の
部材を発破、破壊し、残余の部材によって生起する回転
モーメントにより建築構造物を転倒する場合の柱の回転
支点の形成方法として利用することができる。
【0002】
【従来の技術】多層建築構造物において、上層階(例え
ば、最上階)だけ、或いは上層階から構造物を倒壊させ
る必要のある場合がある。例えば、図5に示す3階建て
の建築構造物における最上階8である3階の図中の左右
の柱9を、図6に示すように内側方向に傾倒する必要の
ある場合である。この場合、柱9は外壁側にあるので、
確実に内側に倒さなければ危険である。
【0003】なお、従来、外周部の壁や柱等を内方に向
けて倒伏する点で、特公昭52−37296号が公表さ
れているが(特許公報第2欄下から5行〜下から3行参
照)、転倒時の柱の回転中心の形成については、何ら記
述されていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術に
おいて、傾倒すべき柱9が最上階の柱であることから、
柱の傾倒時において自重による傾倒のための方向性の付
与が比較的弱いため柱の底部において、どのように回転
支点10を形成するかということが問題点となる。ま
た、これとは別の技術であるが、多層構造物の解体にお
いて、構造物を発破により、一挙に崩壊解体するのでは
なく、高所での火薬の使用を避け、構造物の一部につい
て発破解体し、構造物の残余の部分については転倒さ
せ、その転倒後において2次解体として処理する技術を
開発し、本特許出願と同日に出願している(発明の名
称、構造物の転倒解体方法)。ここで、この技術の内容
を、図7により例示して説明する。図7に示す4層3ス
パンの構造物の解体において、構造物の一部である柱1
1の発破箇所12と、破砕対象壁13に火薬を装填し、
発破により破壊する。一方柱11の切断箇所14を成形
爆破線により切断し、柱11aを回転アームのごとくし
て構造物を転倒させる。未破壊の部分については、転倒
後に機械力等より2次解体する。このような多層構造物
の転倒に際しては、危険防止の点はいうまでもなく、2
次解体を円滑に進める意味から、構造物の転倒の挙動、
転倒後の姿、状態が的確に予測できるものでなければな
らない。そのため、不釣合モーメントを利用して、構造
物の転倒を円滑に実現するには、柱で回転中心15とな
るべき部位を設定し、その部位でどのようにして回転中
心を的確に形成するかということが問題点となる。構造
物転倒時において、柱の回転中心15が有効に形成され
なければ、当該構造物の柱のうちで、特に選択した柱の
特定の部位を回転中心として、構造物を転倒させること
ができないし、構造物の転倒の姿を予測することができ
なくなる。
【0005】本発明は、構造物を転倒して解体する場合
において、回転中心として選択した柱において、回転中
心を的確に形成させる構造物転倒時の柱の回転中心の形
成方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、鉄筋コンクリートからなる構造物の柱部
材の断面の中立軸近傍の鉄筋に近接する部位まで両側か
ら該柱部材の断面を切断し、該中立軸に添って爆薬を装
填、発破してコンクリートを粉砕するとともに前記中立
軸近傍の鉄筋を残存させることを特徴とする構造物転倒
時の柱の回転中心の形成方法により構成される。ここ
で、鉄筋コンクリートからなる構造物の柱部材は、例え
ば多層構造物の第1層、或いは最上層の柱部材には限ら
ず、他の層の柱部材であるある場合もある。鉄筋コンク
リートの柱部材の断面の切断は、機械的手段(例えばダ
イヤモンドカッター)或いはその他の手段により行う。
この断面の切断は、中立軸近傍の鉄筋に近接する部位ま
でであり、それ以上は行わない。この中立軸近傍の部分
の断面内の鉄筋は、中立軸に添って装填した爆薬の発破
によっても、切断されずに、残存する。コンクリート
は、前記の爆薬の発破により、外側に向かってクレータ
状に粉砕される。これにより、鉄筋は回転支点を形成
し、この部位で柱は折曲げ変形が可能となり、構造物の
円滑なる転倒を可能とする。
【0007】また、本発明は、鉄筋コンクリートからな
る構造物の転倒方向の曲げモーメントに対して圧縮側と
なるコンクリートの断面側に偏心装薬するとともに、前
記の転倒方向の曲げモーメントに対して引張側となるコ
ンクリートの断面の外側に成形爆破線を張りつけ、これ
らを同時に起爆して圧縮側のコンクリートを粉砕すると
ともに鉄筋を残存させ引張側のコンクリートを粉砕す
るとともに鉄筋を切断することを特徴とする構造物転倒
時の柱の回転中心の形成方法により構成される。転倒方
向の曲げモーメントが働いたとした場合に、圧縮側とな
るコンクリートの断面内におけるコンクリートを中央部
から外側に向かってクレータ状に粉砕し、鉄筋を残存さ
せる。一方、引張側においては、コクリートを粉砕する
とともに鉄筋を切断する。これにより、構造物の転倒時
において、鉄筋は回転支点を容易に形成し、この部位で
柱は折曲げ変形が可能となり、構造物の円滑なる転倒を
可能とする。圧縮側のコンクリートをクレータ状に粉砕
するため、圧縮側となるコンクリートの断面側に偏心装
薬する。偏心装薬の位置は曲げモーメント作用方向と平
行な辺において圧縮側の端から1/3より内方の圧縮側
が好ましく、その位置から曲げモーメント作用方向と直
角方向に穿孔して、導火線やコブラックなどの線状爆薬
を孔全長にわたって所定薬量分装填し、引張り側鉄筋切
断用に装着した成形爆薬線と同時に起爆することが必要
である。
【0008】また、本発明は、鉄筋コンクリートからな
る構造物の柱部材の断面の中立軸近傍に爆薬を装填、発
破し、コンクリートの粉砕後に残存する鉄筋が構造物転
倒時に座屈する座屈長さ以上となるようにすることを特
徴とする構造物転倒時の柱の回転中心の形成方法により
構成される。ここで、座屈長さとしては、次記における
数式2によって求めたRi が数式1の座屈荷重PC より
大きくなるように、、数式1中のLを決定すればよい。
【0009】
【数1】PC =2×π2 ×E×I/L2
【0010】数式1において、 PC :鉄筋1本あたりの座屈荷重 E:鋼材の弾性係数(2.1×103 tf/cm2 ) I:鉄筋の断面2次モーメント(cm4 ) L:鉄筋長さ、すなわち破砕長さ(cm)
【0011】
【数2】
【0012】数式2は、鉄筋のみになった部材が曲げ圧
縮力により曲げ降伏、すなわち圧縮側鉄筋が座屈あるい
は引張側鉄筋が降伏する場合について考察したものであ
り、鉄筋の配置が図4の場合における鉄筋1本あたりに
作用する軸力を示す。数式2において、 DI :曲げ中心からI 番目の鉄筋中心までの距離(m) RI :曲げ中心からDI に位置する鉄筋に作用する軸力
(tf) nI :曲げ中心からDI に位置する鉄筋の本数 N :部材に作用する軸力(tf)
【0013】
【作用】本発明では、回転中心とすべき部位においてコ
ンリートが粉砕、除去され、鉄筋が残存するので、その
部位で、構造物の転倒時において、鉄筋は曲げ、ないし
座屈変形し、柱は折曲げ変形し、構造物は円滑な転倒が
可能となる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。 (請求項1の実施例)図1により説明する。図1(a−
1)、(a−2)に示すように、鉄筋コンクリートから
なる構造物の柱部材1の断面の中立軸(ここでは、中央
部)近傍の鉄筋2に近接する部位まで両側から該柱部材
1の鉄筋3とコンクリートとを切断する。ここで、切断
は機械的な切断により、ダイヤモンドカッターを使用す
る。次いで、図1(b−1)、(b−2)に示すよう
に、中立軸に添って爆薬4を装填する。図1(c−
1)、(c−2)に示すように、発破により、コンクリ
ートを中心から両側に向かってクレーター状5(末広
状)に粉砕し、中立軸近傍の鉄筋2を残存させる。残存
して露出した鉄筋2の部分は、構造物の転倒時に曲げ変
形、ないし座屈変形して、回転中心を形成する。柱のコ
ンクリートは回転中心の部分において発破によりクレー
ター状5に破砕されるので、柱が回転中心の部位におい
て回転することを妨げることはない。なお、ここで、鉄
筋コンクリートの柱部材の断面は600mm×600m
mであり、鉄筋は直径19mm、12本である。火薬の
使用量は140gであった。
【0015】(請求項2の実施例)図2により説明す
る。図2(a−1)、(a−2)に示すように、鉄筋コ
ンクリートからなる構造物の転倒方向の曲げモーメント
(図2(a−1)の矢印)に対して圧縮側となるコンク
リートの断面の内側の端近傍に添って爆薬4を装填し、
一方、成形爆破線6を引張側となるコンクリートの断面
の外側に張り付ける。次いで、図2(b−1)、(b−
2)に示すように、爆薬4の発破により、圧縮側におい
てコンクリートを破砕するとともに鉄筋2を残存させ、
引張側における成形爆破線6の発破により引張側におい
てコンリートを粉砕するとともに鉄筋7を切断する。か
くして、残存した鉄筋2が回転支点を形成する。
【0016】(請求功3の実施例)図3により説明す
る。図3(a−1)、(a−2)に示すように、構造物
の柱部材の中央部において、本例では上下に2列に火薬
4を装填する。火薬は、コンクリートの発破、粉砕後に
残存する鉄筋2が構造物転倒時の曲げ圧縮力による座屈
長さ以上となるような位置に装填される。図3(b−
1)、(b−2)は、発破後の鉄筋の状態を示す。な
お、実施例1と同様の柱部材1において、上下の間隔6
00mmで2個所に、1個所当たり200gの火薬を装
填、発破し、残存の鉄筋長さ1200mmのものを得
た。図4は、残存した鉄筋が鉛直力Nと図示方向の曲げ
モーメントMにより一部座屈し、回転中心として機能し
ている状態を示す。
【0017】
【発明の効果】
(1)本発明によれば、所定の柱の所定の部位におい
て、確実に回転中心を確保できるので、任意の倒壊型式
が得られ、構造物の立地条件に応じた最適な倒壊型式の
選定において自由度を増す。 (2)また、構造物の倒壊方向に回転力が強大でない場
合において、指定された倒壊方への倒壊を可能とする。 (3)構造物の倒壊時において、構造物転倒の回転中心
が確実、かつ円滑に機能するので、倒壊時の挙動、倒壊
後の姿を正確に予測、把握できるので、安全面での寄与
が大きく、また2次解体作業を容易にする。 (4)構造物の倒壊時の回転中心を事前に設定し、構造
物転倒のための回転モーメントを発生させるための火薬
の装填箇所を合理的に定め、また火薬の使用量を適正に
調整し、安全性の向上と費用の低減を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明(請求項1)の実施例を説明する図であ
る。図1(a−2)、(b−2)、(c−2)は、図1
(a−1)のA視、(b−1)のB視、(c−1)のC
視のそれぞれ断面図である。
【図2】本発明(請求項2)の実施例を説明する図であ
る。図1(a−2)、(b−2)は、図1(a−1)の
A視、(b−1)のB視のそれぞれ断面図である。
【図3】本発明(請求項3)の実施例を説明する図であ
る。図1(a−2)、(b−2)は、図1(a−1)の
A視、(b−1)のB視のそれぞれ断面図である。
【図4】構造物が転倒する場合の回転中心の一部座屈の
状態を示す図である。
【図5】従来の技術を説明するための図である。
【図6】図5の構造物の最上階が傾倒した図を示す。
【図7】構造物の転倒解体を説明する図である。(b)
は(a)において用いる表示である。
【符号の説明】
1 柱部材 2 鉄筋 3 鉄筋 4 爆薬 5 クレーター状 6 成形爆破線 7 鉄筋 8 最上階 9 柱 10 回転支点 11 柱 12 発破箇所 13 破砕対象壁 14 切断箇所 15 回転中心
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 茂雄 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株 式会社 技術開発本部内 (72)発明者 世一 英俊 東京都港区北青山2−5−8 株式会社 間組内 (72)発明者 坂田 英一 東京都港区北青山2−5−8 株式会社 間組内 (72)発明者 橋爪 清 東京都千代田区丸の内1−2−1 日本 化薬株式会社内 (72)発明者 池田 義之 東京都千代田区丸の内1−2−1 日本 化薬株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−176568(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E04G 23/08

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉄筋コンクリートからなる構造物の柱部
    材の断面の中立軸近傍の鉄筋に近接する部位まで両側か
    ら該柱部材の断面を切断し、該中立軸に添って爆薬を装
    填、発破してコンクリートを粉砕するとともに前記中立
    軸近傍の鉄筋を残存させることを特徴とする構造物転倒
    時の柱の回転中心の形成方法。
  2. 【請求項2】 鉄筋コンクリートからなる構造物の転倒
    方向の曲げモーメントに対して圧縮側となるコンクリー
    トの断面側に偏心装薬するとともに、前記の転倒方向の
    曲げモーメントに対して引張側となるコンクリートの断
    面の外側に成形爆破線を張りつけ、これらを同時に起爆
    して圧縮側のコンクリートを粉砕するとともに鉄筋を残
    存させ引張側のコンクリートを粉砕するとともに鉄筋
    を切断することを特徴とする構造物転倒時の柱の回転中
    心の形成方法。
  3. 【請求項3】 鉄筋コンクリートからなる構造物の柱部
    材の断面の中立軸近傍に爆薬を装填、発破し、コンクリ
    ートの粉砕後に残存する鉄筋が構造物転倒時に座屈する
    座屈長さ以上となるようにすることを特徴とする構造物
    転倒時の柱の回転中心の形成方法。
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JP7295610B2 (ja) * 2017-03-29 2023-06-21 三井住友建設株式会社 鉄筋コンクリート躯体の表面からコンクリートを除去する方法

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