JP3116538U - 塔状構造物 - Google Patents
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Abstract
【課題】プレストレストコンクリート構造の長柱状の塔状構造物に関し、耐食性が高く、圧縮強度を高めて適正寸法を確保することができるプレストレストコンクリート構造の塔状構造物を提供する。
【解決手段】プレストレストコンクリート構造の長柱状の塔状構造物10において、塔状構造物10の構造物本体17の材料として、圧縮強度100N/mm2以上の超高強度モルタルを使用する。また、この塔状構造物10は、複数のプレキャストセグメント部材11〜16を長手方向に連結してなるものとすれば好適である。
【選択図】 図1
【解決手段】プレストレストコンクリート構造の長柱状の塔状構造物10において、塔状構造物10の構造物本体17の材料として、圧縮強度100N/mm2以上の超高強度モルタルを使用する。また、この塔状構造物10は、複数のプレキャストセグメント部材11〜16を長手方向に連結してなるものとすれば好適である。
【選択図】 図1
Description
本考案は、プレストレストコンクリート構造の長柱状の塔状構造物に関する。
従来より、長柱状の塔状構造物として鋼製の塔状構造物が多く構築されている。ところが、鋼製の塔状構造物は、腐食性雰囲気など使用条件に対して十分な耐食性・耐候性を期待できない場合がある。また、耐食性を向上させるための防食塗装が施された鋼製の塔状構造物も普及しているものの、例えば海岸地区等塩害のある環境下に設置すると腐食する恐れがあるため、定期的に塗装を塗り替える必要がある。塗装の塗り替えに当たっては、足場の設置、素地調整、塗付け作業等が必要となるため、多大なメンテナンス費用が発生することとなり、ライフサイクルコストが大きくなる。
この点に鑑み、塔状構造物をプレストレストコンクリート構造とし、耐食性の問題を解決する高強度構造が研究されている。例えば、複数個のコンクリート製筒型セグメントを上下に積み重ねて接続し、これら複数個のセグメントにポストテンション方式によるプレストレスを導入する塔状構造物が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。また、筒状に形成された複数のコンクリート製プレキャストセグメントを鉛直方向に積み重ねることによりコンクリートタワー本体を構成し、これらプレキャストセグメント相互間にプレストレスを導入するための複数のPC鋼材を、タワー本体の内部空間に外ケーブル構造を構成するようにして配置する塔状構造物も提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
特許文献1や特許文献2に提案されたような、プレストレストコンクリート構造の塔状構造物によれば、鋼製の塔状構造物に比して耐食性が高いことから、防食塗装を施す必要がなく、メンテナンスが容易化され、ライフサイクルコストが低減される。
特開2000−283019号公報
特開2005−180082号公報
ところが、塔状構造物には高い圧縮応力度が発生するため、鋼製の塔状構造物と同程度の規模の塔状構造物を、圧縮強度40〜50N/mm2程度の普通コンクリートを用いて構築すると、この塔状構造物の断面寸法が大きくなり、自重も増加することとなる。コンクリート部材の自重が増加すると、地震時に、塔状構造物の基部での曲げモーメントが大きくなり、断面の増大、鋼材量の増大を招来し、設計が困難となる。
本考案は、上記事情に鑑み、耐食性が高く、圧縮強度を高めて適正寸法を確保することができるプレストレストコンクリート構造の塔状構造物を提供することを目的とするものである。
上記目的を達成する本考案の塔状構造物は、プレストレストコンクリート構造の長柱状の塔状構造物において、構造物本体が圧縮強度100N/mm2以上の超高強度モルタルからなることを特徴とする。
ここで、本考案の超高強度モルタルとは、セメント、ポゾラン質微粉末、粒径5mm以下の細骨材、短繊維補強材、減水剤を含むものである。このような超高強度モルタルは、圧縮強度が100N/mm2〜180N/mm2であり、圧縮強度40N/mm2〜50N/mm2程度の従来の普通コンクリートに比して圧縮強度が著しく高い。好ましくは圧縮強度150N/mm2以上とする。
本考案の塔状構造物は、プレストレストコンクリート構造であることから、鋼製の塔状構造物に比して耐食性が高く、防食塗装を施す必要がないため、メンテナンスが容易化され、ライフサイクルコストが低減される。また、本考案の塔状構造物は、構造物本体が圧縮強度100N/mm2以上の超高強度モルタルからなることから、この塔状構造物に作用する高い圧縮応力度に超高強度モルタル自体が抵抗することとなり、従来の鋼製の塔状構造物と同等の外形寸法で設計、構築することができる。
上記本考案の塔状構造物は、複数のプレキャストセグメント部材を長手方向に連結して構成すると、プレキャストセグメント部材を用いることによって、高品質の製品を得ることができ、現場作業が容易となるので好適である。
また、PC鋼材を上記構造物本体の内部空間に配設することによって、内部空間を有効に利用することができる。また、構造物本体内へのシースの配設が不要であり、プレストレス導入作業が容易となり、構造物本体内にPC鋼材を配設する場合に比して施工性が著しく向上する。
また、上記本考案の塔状構造物において、上記超高強度モルタルは、短繊維補強材として鋼繊維又は有機繊維を用いると、超高強度モルタルの強度やじん性を容易に向上させることができるので好ましい。
本考案によれば、プレストレストコンクリート構造の長柱状の塔状構造物の構造物本体の材料として、圧縮強度100N/mm2以上の超高強度モルタルを使用しているため、超高強度モルタル自体が圧縮力に抵抗し、緊張材として使用するPC鋼材が引張力に抵抗することとなり、従来の普通コンクリートを使用した塔状構造物に比して構造物本体の断面寸法を小さくすることができ、軽量化することができる。すなわち、本考案の塔状構造物は、従来の鋼製の塔状構造物と同等の外形寸法で設計することができ、また施工に当たって格別な装置や手段を要することなくできる。
また、超高強度モルタルは普通コンクリートに比して圧縮強度が高く、水セメント比が低く、密実なので、中性化速度や塩分浸透度が大きく低下し、耐久性が向上するといったメリットもある。
ここで、普通コンクリートにプレストレスを導入するに当たっては、緊張したPC鋼材の端部を、くさび及びくさび受け、ねじ、ナット並びにPC支圧板(定着板)の組み合わせからなる定着具を用いて構造物の端面等に定着する。ところが、超高強度モルタルは圧縮強度が高いため鋼製の支圧板を不要とすることができる。鋼製の支圧板が不要となることで、かぶりの制約がなくなり、部材を更に薄くすることができる。
また、複数のプレキャストセグメント部材を長手方向に連結して施工することとすれば、高品質の製品を得ることができ、鋼構造物と同等の建設工程ですみ、現場作業が容易となる。
さらに、PC鋼材を中空の内部空間に配設することによって、内部空間を有効に利用することができる。また、構造物本体内へのシースの配設が不要であり、プレストレス導入作業が容易となり、構造物本体内にPC鋼材を配設する場合に比して施工性が著しく向上する。
本考案に係る塔状構造物では、超高強度モルタルに鋼繊維又は有機繊維等の補強繊維を添加することによって超高強度モルタルの強度やじん性を容易に向上させることができ、その結果、鉄筋の配筋を少なくすることが可能となる。
以下、図面を参照して本考案の実施の形態を説明する。
図1は、本考案の一実施形態が適用された内ケーブルを用いた塔状構造物10の設計例を示すもので、この塔状構造物10の縦断面を示す側面図である。
図1に示す塔状構造物10は、プレストレストコンクリート構造の長柱状の塔状構造物であって、構造物本体17の基底部は基礎20に固定され、構造物本体17の頂部に通信用アンテナ(図示せず)を備えている。この構造物本体17は、鋼繊維又は有機繊維を含有する超高強度繊維補強モルタルからなるものである。この超高強度繊維補強モルタルは、セメント、ポゾラン質微粉末、粒径5mm以下の細骨材、短繊維補強材、減水剤を含むものであって、圧縮強度が100N/mm2〜180N/mm2である。
このように、塔状構造物10の構造物本体17の材料として、圧縮強度100N/mm2以上の超高強度モルタルを使用しているため、超高強度モルタル自体が圧縮力に抵抗し、従来の普通コンクリートを使用した塔状構造物に比して構造物本体の断面寸法を1/2〜1/3とすることができ、軽量化することができる。すなわち、本実施形態の塔状構造物10は、従来の鋼製の塔状構造物と同等の外形寸法で設計することができる。また、施工に当たって、従来のプレストレストコンクリート構造の長柱状の塔状構造物の施工手順と同様の施工手順で施工することができる。
また、超高強度モルタルは普通コンクリートに比して圧縮強度が高く、水セメント比が低く、密実なので、中性化速度や塩分浸透度が大きく低下し、耐久性が著しく向上する。
さらに、超高強度モルタルに鋼繊維又は有機繊維等の補強繊維を添加することによって超高強度モルタルの強度やじん性を容易に向上させることができ、その結果、鉄筋の配筋を少なくすることが可能となる。
図1に示すように、この塔状構造物10は、6個のプレキャストセグメント部材11,12,13,14,15,16を長手方向に連結してなるものである。
プレキャストセグメント部材11〜16を用いることによって、高品質の製品を得ることができると共に、現場作業が容易となる。従って、従来の鋼製の塔状構造物と同等の現場工期で塔状構造物10を施工することができる。
図2〜図11は、図1に示す塔状構造物10の内部構造を示す説明図で、それぞれ、図1に示す塔状構造物10のA−A、B−B、C−C、D−D、E−E、F−F、G−G、H−H、I−I、及びJ−J矢視図である。
図2〜図11に示すように、この塔状構造物10を構成する6個のプレキャストセグメント部材11〜16はそれぞれ筒状である。また、6個のプレキャストセグメント部材11〜16内には、それぞれ、上下方向にシース(図示せず)が埋設されており、埋設シース内にPC鋼材30を挿通して、ポストテンション方式でそのPC鋼材30の両端を、各プレキャストセグメント部材11〜16の各接合面に設けられたPC鋼材定着部11aに定着してプレストレスを導入する。
超高強度モルタルは圧縮強度が高いため鋼製の支圧板を省略することもできる。従って、コンクリートかぶり寸法が不要であり、かぶり寸法に制約されることなくPC鋼材30の定着部を設計することができる。
以下、第1の設計例を示す。塔状構造物10に作用する風荷重時及び地震時における断面力の検討結果を示す。尚、ここでは、構造物本体17に、圧縮強度が150N/mm2(設計基準強度120N/mm2)の超高強度繊維補強モルタルを使用し、鋼製のものと同程度のサイズの塔状構造物10の設計を行った。
1.設計条件
1)柱高
H=30.000m
2)柱径
頂部:D1=0.500m
基部:D2=1.000m
3)構造形式
プレストレストコンクリート構造(超高強度モルタル使用)
4)使用材料
超高強度繊維補強モルタルは、圧縮強度150N/mm2、曲げ強度20N/mm2、引張強度8N/mm2の超高強度繊維補強モルタルとする。尚、超高強度繊維補強モルタルの設計用値は表1の通りとし、PC鋼材30の設計用値は表2の通りとする。
1)柱高
H=30.000m
2)柱径
頂部:D1=0.500m
基部:D2=1.000m
3)構造形式
プレストレストコンクリート構造(超高強度モルタル使用)
4)使用材料
超高強度繊維補強モルタルは、圧縮強度150N/mm2、曲げ強度20N/mm2、引張強度8N/mm2の超高強度繊維補強モルタルとする。尚、超高強度繊維補強モルタルの設計用値は表1の通りとし、PC鋼材30の設計用値は表2の通りとする。
2.断面定数
断面諸定数を表3に示す。
断面諸定数を表3に示す。
3.断面力の算出
風荷重時の断面力を表4に示し、地震時の断面力を表5に示す。
風荷重時の断面力を表4に示し、地震時の断面力を表5に示す。
図12は、設計曲げモーメントと塔状構造物10の各部の高さとの関係を示すグラフである。縦軸は塔状構造物10の各部の高さy(m)を示し、横軸は曲げモーメント(kN・m)を示す。
図12に示す白丸は、表4に示す風荷重時における設計曲げモーメントのデータをプロットしたものであり、図12に示す黒丸は、表5に示す地震荷重時における設計曲げモーメントのデータをプロットしたものである。また、図12に示す点線は、表4,表5に示すひび割れモーメントMcrを示し、図12に示す太実線は、表4,表5に示す降伏モーメントMyを示す。
表4,表5,図12より明らかな通り、風荷重時及び地震時における曲げモーメントMdは、ひび割れモーメントMcr以上となっている箇所があるものの、降伏モーメントMy以下となっている。従って、塔状構造物10が風荷重時や地震時において極めて大きな荷重を受けたとしても安全である。
図13は、本考案の別の実施形態が適用された外ケーブルを用いた塔状構造物40の設計例を示すもので、この塔状構造物40の縦断面を示す側面図である。
図13に示す塔状構造物40は、プレストレストコンクリート構造の長柱状の塔状構造物であって、構造物本体42の基底部は基礎50に固定されている。この構造物本体42は、第1の設計例と同様の超高強度繊維補強モルタルからなるもので、複数のプレキャストセグメント部材41を長手方向に連結してなるものである。
図14,図15は、図13に示す塔状構造物40の内部構造を示す説明図で、図14は、図13に示す塔状構造物40のK−K矢視図、図15は、図13に示す塔状構造物40のL部の内部構造拡大図である。
図14,図15に示すように、この塔状構造物40を構成する複数のプレキャストセグメント部材41はそれぞれ筒状である。また、図15に示すように、複数のプレキャストセグメント部材41の内周面には、それぞれ、複数のPC鋼材定着部41aを有するリング状の突起41bが形成されており、その筒状の中空内部空間に配設されたPC鋼材60をそのPC鋼材定着部41aに定着してプレストレスを導入する。
このように、PC鋼材60を中空の内部空間に配設することによって、内部空間を有効に利用することができる。また、PC鋼材60端部を突起41bのような内フランジ等に定着するので、プレストレス導入作業が容易となる。また、PC鋼材60を曲げ上げることができ、塔状構造物40の曲げ耐力を大きくすることができる。
以下、第2の設計例を示す。塔状構造物40に作用する地震時の検討結果を示す。尚、ここでは、構造物本体42に、圧縮強度が150N/mm2(設計基準強度120N/mm2)の超高強度繊維補強モルタルを使用し、鋼製のものと同程度のサイズの塔状構造物40の設計を行った。
1.設計条件
1)柱高
H=47.000m
2)柱径
頂部:D1=0.350m
基部:D2=1.080m
3)構造形式
プレストレストコンクリート構造(超高強度モルタル使用)
4)使用材料
超高強度繊維補強モルタルの強度性状を表6に示す。表6に示すように、圧縮強度150N/mm2、曲げ強度20N/mm2、引張強度8N/mm2の超高強度繊維補強モルタルとする。尚、超高強度繊維補強モルタルの設計用値は表7の通りとする。
1)柱高
H=47.000m
2)柱径
頂部:D1=0.350m
基部:D2=1.080m
3)構造形式
プレストレストコンクリート構造(超高強度モルタル使用)
4)使用材料
超高強度繊維補強モルタルの強度性状を表6に示す。表6に示すように、圧縮強度150N/mm2、曲げ強度20N/mm2、引張強度8N/mm2の超高強度繊維補強モルタルとする。尚、超高強度繊維補強モルタルの設計用値は表7の通りとする。
2.地震力に対する検討
地震力によって生じる曲げモーメント及びせん断力は、各部材の高さに応じて次の式によって計算する。
地震力によって生じる曲げモーメント及びせん断力は、各部材の高さに応じて次の式によって計算する。
曲げモーメント Mi=0.4・H・Csi・W
せん断力 Si=Csi・W
Csi=0.3・Z・(1−hi/H)
ここで、H :全高=47.0m
W :地上部分の固定荷重の合計
Csi:高さ方向の応力の分布を示す係数
Z :地域係数(=0.9)
hi :各部分の地盤高からの高さ
1)部材重量の算定
部材重量を表8に示す。
せん断力 Si=Csi・W
Csi=0.3・Z・(1−hi/H)
ここで、H :全高=47.0m
W :地上部分の固定荷重の合計
Csi:高さ方向の応力の分布を示す係数
Z :地域係数(=0.9)
hi :各部分の地盤高からの高さ
1)部材重量の算定
部材重量を表8に示す。
2)断面力の算出
せん断力及び曲げモーメントを表9に示す。
せん断力及び曲げモーメントを表9に示す。
3)曲げ応力度の算出
a)地震力による曲げ応力度
地震力による曲げ応力度を表10に示す。
a)地震力による曲げ応力度
地震力による曲げ応力度を表10に示す。
b)合成応力度
PC鋼材60のプレストレスによる応力度を表11に示す。
PC鋼材60のプレストレスによる応力度を表11に示す。
表12より明らかな通り、高い圧縮応力度を有する超高強度繊維補強モルタルを使用することで、鋼製のものと同程度の外形寸法で塔状構造物40を構築することが可能となる。
尚、上述した各実施形態では、本考案の塔状構造物が、複数のプレキャストセグメント部材を長手方向に連結して構築した例について説明したが、本考案の塔状構造物はこれに限られるものではなく、コンクリートを現場打ちして構築したものであってもよい。
また、上述した各実施形態では、本考案の塔状構造物が中空構造である例について説明したが、本考案の塔状構造物はこれに限られるものではなく、中実構造であってもよく、あるいは、中空構造と中実構造との組み合わせであってもよい。
10,40 塔状構造物
11,12,13,14,15,16,41 プレキャストセグメント部材
17,42 構造物本体
11a,41a PC鋼材定着部
41b 突起
20,50 基礎
30,60 PC鋼材
11,12,13,14,15,16,41 プレキャストセグメント部材
17,42 構造物本体
11a,41a PC鋼材定着部
41b 突起
20,50 基礎
30,60 PC鋼材
Claims (4)
- プレストレストコンクリート構造の長柱状の塔状構造物において、構造物本体が圧縮強度100N/mm2以上の超高強度モルタルからなることを特徴とする塔状構造物。
- 複数のプレキャストセグメント部材を長手方向に連結してなることを特徴とする請求項1記載の塔状構造物。
- PC鋼材を前記構造物本体の内部空間に配設したことを特徴とする請求項1又は2記載の塔状構造物。
- 前記超高強度モルタルは、鋼繊維又は有機繊維を含有するものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の塔状構造物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005007432U JP3116538U (ja) | 2005-09-09 | 2005-09-09 | 塔状構造物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005007432U JP3116538U (ja) | 2005-09-09 | 2005-09-09 | 塔状構造物 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006221407A Continuation JP2007077795A (ja) | 2006-08-15 | 2006-08-15 | 塔状構造物 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP3116538U true JP3116538U (ja) | 2005-12-08 |
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ID=43278753
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015203231A (ja) * | 2014-04-14 | 2015-11-16 | 日本コンクリート工業株式会社 | コンクリートポール |
-
2005
- 2005-09-09 JP JP2005007432U patent/JP3116538U/ja not_active Ceased
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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