JP3241344U - コンクリート積層アーチ状構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】 波形鋼材を用いたアーチ状構造体の外側にコンクリートを積層固着して、強度が強化され、低コストかつ短期間に製造構築可能なコンクリート積層アーチ状構造体を提供する。【解決手段】 波形鋼材を波付方向と直交する方向に所定曲率で曲げ加工したものを組み合わせてアーチ状に構築されたアーチ状構造体において、壁部材１０は、波形鋼材の外側部に固着されたジベルＧと、波形鋼材の外側部の所定高さに配置して固着されたワイヤメッシュＷＭと、波形鋼材の波付方向Ｘ端部に固着された型枠部材１４と、波形鋼材の波付方向に直交する方向Ｙ端部に固着された型枠部材１５とを備え、壁部２０の外側は、所定厚さのコンクリート１３がジベルとワイヤメッシュを埋設して型枠部材に沿って積層固着されたコンクリート積層アーチ状構造体である。【選択図】 図１

Description

本考案は、大型デッキプレートのような断面係数の大きな波形鋼材を用いて構成されるアーチ状構造体の壁部の外側に、所定厚さのコンクリートを積層固着したコンクリート積層アーチ状構造体に関する。

大型デッキプレート、キーストンプレート、デッキプレートのような断面係数の大きな波状プレートを、長手方向に所定曲率で曲げ加工したものを組み合わせてアーチ状をなす建築構造体として、様々なアーチ状建築構造体が出願人によって提案開示されている。例えば、特許文献１において補強部材により強化したアーチ状建築構造体を、特許文献２において大型デッキプレートを使用した可変寸法の建造物を出願人は開示している。

ここに開示されたアーチ状建築構造体は、主として各種倉庫、工場、加工場等に使用される構造体であり、このようなアーチ状構造体は、充分な強度と耐久性を有し、壁材であると同時に上方及び側方からの応力に耐えることができ、内部スペースを広く確保できる無柱構造体を簡易に実現できる。また、構造体は製造コストの低減、製造工期の短縮が可能となる。

また、出願人はこのようなアーチ状構造体を利用したシェルターを提案開示している。特許文献３において火山灰や噴石に耐え得る強度を有すると共に山の自然景観を損なわない噴火防災シェルターを開示している。特許文献３ではアーチ状構造体の外側は自然石等で被覆されるが、自然石等の被覆は山の自然景観を保持することを意図するもので構造体の強度を確保することを目的とするものではない。特許文献４、５において地球温暖化等に伴う竜巻等の自然災害に備える防災地下シェルターを出願人は開示している。

特許文献６において、中国やロシアによる尖閣諸島周辺等の日本領海、領空への侵入の多発によって自衛隊戦闘機の緊急発進回数が頻発しているために、緊急発進に備えるために戦闘機の所望場所への移動時間短縮が可能な戦闘機の格納庫を出願人は開示している。また、コンクリート製、住宅型の防災シェルターの先行文献として特許文献７、８が存在するが、コンクリート製シェルターは構築コストが高く工期が長くなり、十分な強度を確保できない。

昨今においては、北朝鮮によるミサイル発射が相次ぎ、中国の武力による台湾進攻訓練が実施や、ロシアのウクライナ軍事侵攻等が発生している。このような世界情勢の変化に伴い、日本においては与那国島、馬毛島などの南西諸島への自衛隊基地、自衛隊駐屯地の整備が検討されている。このような自衛隊施設では爆撃やミサイル攻撃、ミサイル破片落下等に耐え得る充分な強度が確保できると共にある程度の人数を収容できる広さの空間が確保できるシェルターの設置が求められている。

また、有事の際の人々の避難場所として都会では、地下鉄や地下道等の利用が検討されているが、地下施設の少ない特に離島等では空爆等の有事に耐え得る充分な強度のある安全で強固なシェルターの設置が望まれている。さらに、火山噴火による災害から登山者を確実に守るためにより強固な構造体が求められている。

特開平５－４４２２７号公報 特開平８－１３５２２１号公報 実用新案登録第３２０５７０９号公報 実用新案登録第３２１４５４０号公報 実用新案登録第３２１４５４１号公報 実用新案登録第３２１５０１０号公報 特開２０１６－６５４３８号公報 特開２０１４－１２９６６号公報

本考案は、前記した世界情勢の変化に伴い、特に南西諸島の自衛隊基地、駐屯地における隊員及び地域住民の安全確保のために、爆撃やミサイル攻撃等に耐え得る充分な強度が確保でき、ある程度の人数を収容できる広さの空間が確保できると共に、簡易に短期間かつ低コストで構築可能なコンクリート積層アーチ状構造体を提供するものである。

本考案が解決しようとする課題は、波形鋼材を用いて構築されたアーチ状構造体壁部の外側に所定厚さのコンクリートを積層固着して更に強度が強化され、低コストでかつ短期間に製造構築を可能としたコンクリート積層アーチ状構造体を提供することにある。

本考案は、波形鋼材を波付方向と直交する方向に所定曲率で曲げ加工したものを組み合わせてアーチ状に構築されたアーチ状構造体を利用するものであって、波形鋼材を用いて構築されたアーチ状構造体(以下、単に「鋼材製構造体」ともいう)の壁部外側に、コンクリートを型枠部材に沿って打設や吹き付け処理によって積層固着したコンクリート積層アーチ状構造体である。

本考案に係るコンクリート積層アーチ状構造体は、波形鋼材１１を波付方向Ｘと直交する方向に所定曲率で曲げ加工された波状の壁部材１０を波付方向に複数連結し、壁部材が複数連結された２つの壁部２０を波付方向に直交する方向Ｙに天頂部１２において相互に連結してアーチ状に形成し、壁部の底辺端部を基礎材３０に固定したアーチ状構造体において、壁部材１０は、外方向に向け突出して波形鋼材の外側部に固着されたジベルＧと、波形鋼材の外側部の所定高さに配置して固着されたワイヤメッシュＷＭと、外方向に向け突出して波形鋼材の波付方向Ｘ端部に固着されたコンクリート積層領域を画定する型枠部材１４と、外方向に向け突出して波形鋼材の波付方向に直交する方向Ｙ端部に固着されたコンクリート積層領域を画定する型枠部材１５とを備え、壁部２０の外側は、ジベルとワイヤメッシュを埋設して型枠部材１４、１５に沿って所定厚さのコンクリート１３が積層固着されていることを特徴とする。

本考案に係るコンクリート積層アーチ状構造体は、波形鋼材１１として大型デッキプレートを使用するものであり、防衛施設のシェルターとして利用するものである。また、本考案に係るコンクリート積層アーチ状構造体の奥行寸法は、波形鋼材の波付方向Ｘの壁部材１０の連結数を増加又は減少することにより、任意の寸法に拡張又は縮小することが可能であり、アーチ状構造体の間口寸法は長さの異なる波形鋼材を用いることにより任意の寸法に拡張又は縮小することが可能であるように構成される。

本考案に係るコンクリート積層アーチ状構造体は、充分な強度及び広い内部スペースが確保される鋼材製構造体を用いて構築され、その壁部外側にさらに耐火性、耐熱性、耐久性に優れたコンクリートを積層固着して構築されるので、鋼材製構造体の強度を更に高めることができ、爆撃等に耐え得る充分な強度を有し、低コストでかつ短期間での構築を可能とする。

本考案に係るコンクリート積層アーチ状構造体は、波形鋼材として大型デッキプレートを使用するので構造体全体として軽量化が可能となる。また、本考案に係るコンクリート積層アーチ状構造体の奥行寸法及び間口寸法を任意の寸法に容易に拡張又は縮小することが可能であるので、本構造体のサイズは収容する人数に応じて容易に変更できる。本構造体の奥行寸法は波形鋼材の波付方向、すなわち奥行き方向の壁部材の連結数を増加又は減少することにより任意の寸法に拡張又は縮小することができる。また本構造体の間口寸法は長さの異なる波形鋼材又は長さの異なる連結部材を用いることによっても容易に任意の寸法に変更できる。

本考案に係るコンクリート積層アーチ状構造体の全体構成の概略を示す外観図である。 本考案に係るコンクリート積層アーチ状構造体の側断面図である。 本考案に係るコンクリート積層アーチ状構造体の波付方向の部分横断面図である。 本考案に係るコンクリート積層アーチ状構造体の波付方向と直交する方向の部分縦断面図である。

以下、本考案の実施形態について、図面を参照して説明する。但し、これらの実施形態はいずれも例示であり、本考案についての限定的解釈を与えるものではない。尚、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については、共通する参照符号を付す。

先ず、本考案に係るコンクリート積層アーチ状構造体において利用する波形鋼材を用いて構築されたアーチ状構造体（鋼材製構造体）の製造等について簡単に説明する。鋼材製構造体は、図１～図４に示すように、その断面が波付けされた（連続するコ字状の溝を形成した）大型デッキプレートと呼ばれる波形鋼材１１を主構造材とするものである。この波形鋼材を波付方向と直交する方向Ｙに沿って少なくとも部分的にあるいは、全体的に所定曲率となるように曲げ加工して壁部材１０を工場で製造する。この壁部材を波付方向Ｘに複数個連結して壁部２０とし、壁部材を連結した２つの壁部を連結部材により天頂部１２付近において溶接、ボルト締めその他の手段により結合してアーチ状に形成する。壁部の底辺端部は基礎材３０に固定され、基礎材はアーチ状構造体を地盤に固定するためのアンカーボルトが取り付けられるように構成することができる。なお、図１では鋼材製構造体は点線で示している

なお、図２では、天頂部１２においてボルト・ナットにより隣接する壁部２０同士を連結した構成例を示しているが、壁部材、壁部の連結・結合は、各波形鋼材の波形に沿った両側端を穿孔されたボルト穴にボルトを挿通することによって隣接する波形鋼材同士を連結する、あるいは現場の組み立て施工において溶接による接合とすることもできる。このような鋼材製構造体は無柱建造物であり、波形鋼材自体が主構造材となるため充分な強度と共に広いスペースが確保される。

本考案に係るコンクリート積層アーチ状構造体は、充分な強度及び広い内部スペースが確保される上記した鋼材製構造体を用いるものであり、波形鋼材の曲げ加工処理や一部又は全部の連結処理を工場で実施し、自衛隊基地、駐屯地等の設置場所(現場)において鋼材製構造体の壁部外側にさらに耐熱性等に優れたコンクリートを積層固着施工して構築されることになる。

次に、本考案に係るコンクリート積層アーチ状構造体（以下、単に「本構造体」という）の実施の形態について図１～図４を参照しながら、以下に説明する。図１は本構造体の全体構成の概略を示す外観図、図２は図１における本構造体の側断面図、図３は図１における本構造体の波付方向Ｘの部分横断面図、図４は図１における本構造体の波付方向と直交する方向Ｙの部分縦断面図である。
なお、図１において、点線はコンクリート層の下方に形成される鋼材製構造体を示している。「本構造体」の壁部材１０は、ジベルＧ、ワイヤメッシュＷＭ、型枠部材１４、１５を備えており、ジベルとワイヤメッシュを埋設して壁部２０の外側に型枠部材に沿って、所定厚さのコンクリート１３が打設や吹き付け処理によって積層固着される。

図３、４に示すように、ジベルＧは波形鋼材の外側部に外方向に向け突出して固着される。ジベルは溶接、ねじ込み等により波形鋼材に固着するもので、コンクリートと波形鋼材とが一体化するようにコンクリートの波形鋼材への付着力を増強するものである。ジベルはＴ字状の頭部を形成した鋼棒、金属棒であり、頭部を形成したボルトを鋼材にねじ込む構成でもよい。

図３、４に示すように、ワイヤメッシュＷＭは波形鋼材の外側部の所定高さに配置して波形鋼材、ジベル又は型枠部材に固着される。ワイヤメッシュは、鉄筋、ステンレス等を網のように格子状に組み立ててコンクリートを積層固着する部分に取り付け固定して、コンクリートを補強するものである。ワイヤメッシュの設置位置の高さは積層するコンクリートの厚さにより決定されるが、コンクリート層の中間部に位置して取り付けるのが好ましい。端部を波形鋼材又は型枠部材に固着して、金網、鉄筋等を波形鋼材外側のコンクリート層の中間部に網状に張り回らせる。

図３に示すように、型枠部材１４はコンクリート積層領域を画定するもので、波形鋼材の波付方向Ｘ端部に外方向に向け突出して固着される。型枠部材１５は図４に示すように、コンクリート積層領域を画定するもので、波形鋼材の波付方向に直交する方向Ｙ端部に外方向に向け突出して固着される。

型枠部材１４、１５は波形鋼材の端部に突設されて、コンクリート打設や吹き付け処理においてコンクリート積層領域を画定する型枠として機能する。型枠部材１４、１５の素材は、鉄板、鋼材等とすることができ、ここでは波形鋼材の波付方向Ｘ又は波付方向に直交する方向Ｙの一方又は両端部の外側端部に型枠として機能する鉄板を突設して溶接で固着する。型枠部材１４、１５はコンクリートが固化した後も取り外すことなく本構造体の一部として残存する。

図１～図４に示すように、コンクリート１３は、ジベルＧとワイヤメッシュＷＭを内部に埋設して、型枠部材１４、１５に沿って鋼材製構造体の壁部２０の外側に打設や吹き付け処理によって所定厚さに積層固着される。コンクリートは、耐火性、耐熱性、耐久性に優れている。コンクリートを鋼材製構造体の壁部の外側に積層することによって、本構造体内部の温度上昇を防ぐと共に本構造体の強度を増強することができる。

コンクリートの積層厚さは、構造体の用途に応じて決定され、自衛隊駐屯地等で使用される高い強度が求められるシェルターや戦闘機の格納庫等ではより厚くするのが好ましく、民間シェルター等では薄くてもよい。コンクリートの積層は、型枠部材内側に打設処理してもよく吹き付け処理でもよい。コンクリートを鋼材製構造体の壁部の外側に薄く積層する場合は型枠部材内側にコンクリート吹き付け処理が好ましく、厚く積層する場合はコンクリート打設処理が好ましい。コンクリートの積層処理が完了し、コンクリートが乾燥固化して本構造体が完成することになる。

このように本構造体は、鋼材製構造体壁部の外側に耐火性、耐熱性、耐久性に優れたコンクリートをさらに積層固着して構成されるので、鋼材製構造体の強度を更に高めることができ、爆撃等に耐え得る充分な強度を有し、低コストでかつ短期間での構築が可能となる。なお、本考案においては、波形鋼材の曲げ加工処理や一部又は全部の連結処理(鋼材製構造体の製造)を工場で実施し、コンクリート積層固着処理を現場で実施して本構造体が構築完成されることになる。また、図１、２では本構造体の側面(間口側)を開放した構成としているが、必要に応じて所望高さの端壁、所要寸法の扉を配設して側面を閉塞することができる。

本構造体に用いる波形鋼材としては、大型デッキプレートの他にキーストンプレート、デッキプレートが挙げられるが、本考案においては本構造体全体の軽量化を図るために大型デッキプレートを用いる。本構造体は、自衛隊基地、駐屯地等の防衛施設のシェルターとして好適に利用されるものである。本構造体は防衛施設のシェルターに限定されるものではなく、噴火防災シェルター、防災地下シェルター、戦闘機の格納庫、その他航空機等の修理建屋、各種作業建屋等としても利用することができる。本構造体は、少なくとも４個の車輪を取り付けて所望する場所に自由に移動できるように構成することもできる。

本構造体の奥行寸法は、波形鋼材の波付方向Ｘの壁部材１０の連結数を増加又は減少することにより任意の寸法に拡張又は縮小することができ、また、本構造体の間口寸法は長さの異なる波形鋼材を用いることにより任意の寸法に拡張又は縮小することができる。本構造体の奥行寸法及び間口寸法を任意の寸法に容易に拡張又は縮小することが可能であるので、本構造体のサイズはシェルターに収容する人数に応じて容易に変更できる。本構造体のサイズは、奥行寸法が４ｍ～７ｍ程度、間口寸法が３ｍ～６ｍ程度であるが、本考案においては収容人数に応じた種々のサイズの構造体を容易に製造構築することができる。

本考案に係るコンクリート積層アーチ状構造体は、強度及び広い内部スペースが確保される鋼材製構造体を用いて構築され、その壁部外側にさらに耐火性、耐熱性、耐久性に優れたコンクリートを積層固着して構築されるので、鋼材製構造体の強度を更に高めると共に、爆撃等に耐え得る充分な強度を有し、低コストでかつ短期間での構築が可能となる構造体を提供できる。本考案は防衛施設のシェルターとしてのみならず航空機等の修理建屋、貨物の一時保管庫、各種作業建屋等への広い活用も期待できる。

本考案に係るコンクリート積層アーチ状構造体は、波形鋼材として大型デッキプレートを使用するので構造体を全体として軽量化でき、構造体の奥行寸法及び間口寸法を任意の寸法に容易に拡張又は縮小することができるので、収容する人数に応じて構造体サイズが容易に変更できる構造体を提供することができる。

１０ 壁部材
１１ 波形鋼材
１２ 天頂部
１３ コンクリート
１４、１５ 型枠部材
２０ 壁部
３０ 基礎材
Ｘ 波形鋼材の波付方向
Ｙ 波形鋼材の波付方向に直交する方向
Ｇ ジベル
ＷＭ ワイヤメッシュ

Claims (4)

1. 波形鋼材を波付方向と直交する方向に所定曲率で曲げ加工された波状の壁部材を波付方向に複数連結し、壁部材が複数連結された２つの壁部を波付方向に直交する方向に天頂部において相互に連結してアーチ状に形成し、壁部の底辺端部を基礎材に固定したアーチ状構造体において、
   壁部材は、外方向に向け突出して波形鋼材の外側部に固着されたジベルと、波形鋼材の外側部の所定高さに配置して固着されたワイヤメッシュと、外方向に向け突出して波形鋼材の波付方向端部に固着されたコンクリート積層領域を画定する型枠部材と、外方向に向け突出して波形鋼材の波付方向に直交する方向端部に固着されたコンクリート積層領域を画定する型枠部材とを備え、
   壁部の外側は、ジベルとワイヤメッシュを埋設して型枠部材に沿って所定厚さのコンクリートが積層固着された、
   ことを特徴とするコンクリート積層アーチ状構造体。
2. 前記波形鋼材が大型デッキプレートである、
   ことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート積層アーチ状構造体。
3. 前記アーチ状構造体が防衛施設のシェルターである、
   ことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のコンクリート積層アーチ状構造体。
4. 前記アーチ状構造体の奥行寸法は波形鋼材の波付方向の壁部材の連結数を増加又は減少することにより任意の寸法に拡張又は縮小することが可能であり、前記アーチ状構造体の間口寸法は長さの異なる波形鋼材を用いることにより任意の寸法に拡張又は縮小することが可能である、
   ことを特徴とする請求項３に記載のコンクリート積層アーチ状構造体。
   

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