JP3917890B2

JP3917890B2 - ケーソン及びそのケーソンを用いた着底型構造物

Info

Publication number: JP3917890B2
Application number: JP2002125805A
Authority: JP
Inventors: 一美田村; 俊一池末
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2002-04-26
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2022-04-26
Also published as: JP2003313879A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼−コンクリート合成構造のケーソン及びそのケーソンを用いた防波堤等の沿岸の着底型構造物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
防波堤などの着底型沿岸構造物には、その基礎構造物として鋼板と鉄筋コンクリートとを合成してなる鋼−コンクリート合成構造のケーソンが用いられることが多い。
【０００３】
図１０は、防波堤等に用いる従来の鋼−コンクリート合成構造のケーソンの基本構造例を示した斜視図である。
【０００４】
図１０に示すように、従来のケーソン２１は、ケーソン２１の所定形状の鋼殻を形成する鋼板２２と、その外周面に打設して形成したコンクリート外壁２３から構成されており、鋼板２２に囲まれる中央部分には中空の中空部２２ａを有している。この中空部２２ａには、砂等を入れ、海底に着底させる際の重石としている。
【０００５】
上記ケーソン２１を、クレーン船などを使用して、海底に着底させ、複数組を配列して、それぞれを連結して防波堤等を構築する。
【０００６】
図１１は、従来の鋼−コンクリート合成構造のケーソンに使用する鋼板を示す斜視図である。
【０００７】
図１１に示すように、従来のケーソン２１に使用する鋼板２２は、その表面側には、コンクリートを保持するため、表面から突き出すように設けられた複数のスタッド２４及び鉄筋２５を設けている。又、鋼板２２の裏面側には、鋼板自体の重量や保持するコンクリートの重量などを支持、補強するための補強リブ２６を多数設けている。
【０００８】
図１２は、従来の鋼−コンクリート合成構造のケーソンの作製方法を示す図である。
【０００９】
図１２に示すように、従来のケーソン２１の製作方法としては、図１１に示す鋼板２２を工場において作製し、それを現地まで搬送して、組立てヤードにおいて鋼板２２及び型枠２７を所定形状に組み上げて、鋼板２２の外周面と型枠２７の内周面との間にコンクリート２３ａを打設してコンクリート外壁２３を製作していた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のケーソン２１では、鋼板２２が、ケーソン２１の合成前又は合成時の死荷重即ち、鋼板２２自体の重量やコンクリート外壁２３自体の重量などを支持しなければならず、又、搬送時の安全性、組立て時の作業性などを考慮して、鋼板２２が変形しないように、多数の補強リブ２６を設けている（図１１参照）。そのため、製作コストが高くなるという課題がある。又、補強リブ２６の溶接のため、鋼板２２自体の板厚をある程度以上大きくする必要があり、板厚の増加分を支持するため、更に補強リブ２６を追加するなど、鋼板２２の全重量が更に増加するという課題もある。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑み、低コストかつ軽量で、十分な剛性強度を有する構造を備えたケーソン及びそのケーソンを用いた着底型構造物を提供する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明に係るケーソンは、一方の面に、コンクリートを保持する保持手段と、コンクリートにより形成されたコンクリート梁とを備えてなる鋼板を、所定形状を有する枠組みの外周面に前記一方の面が外側を向くように貼設し、その外周面上にコンクリートを打設して構成したことを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する本発明に係るケーソンは、前記鋼板を前記枠組みの外周面にシール溶接して取付けたことを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する本発明に係るケーソンは、前記鋼板を前記枠組みの外周面にボルト接合して取付けたことを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決する本発明に係る着底型構造物は、前記ケーソンを、複数組海底上に着底させて配列し、それぞれを連結して構成したことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明は、補強リブを多数備えた従来の鋼板に替わり、後述するリブレスパネルを用いて鋼−コンクリート合成構造のケーソンを構成したことが特徴である。本発明に係る鋼−コンクリート合成構造のケーソンで構成する着底型沿岸構造物の実施例として、防波堤を例に説明するが、本発明は防波堤に限定するものではない。
【００１７】
図１は、本発明に係る実施形態の一例を示す着底型沿岸構造物の設置状況を示す側面図である。
又、図２は、本発明に係る実施形態の一例を示す着底型沿岸構造物を構成する鋼−コンクリート合成構造のケーソンの斜視図である。
【００１８】
図１及び図２に示すように、本発明に係る鋼−コンクリート合成構造のケーソン（以下ケーソンと呼ぶ。）で構成する着底型沿岸構造物である防波堤１Ａは、海底ｇに予め構築したマウンド２０上に、複数組のケーソン１を着底させて配列し、それぞれを連結した構成である。海水面ｓより上方に位置する防波堤１Ａの上部には、上部コンクリート１ａが敷設されている。
【００１９】
図３は、本発明に係る実施形態の一例を示すケーソンの構造断面図である。
ケーソン内部の構造の要部がわかるように、その一部の断面を示した。
【００２０】
図３に示すケーソン１の基本構成は、ケーソンの骨格部分を形成し、枠組みとなる鉄骨フレーム１２と、ケーソンの骨格部分を形成し、鉄骨フレーム１２の外周面に貼設された複数のリブレスパネル１１と、リブレスパネル１１、即ちケーソン構造の外周面に打設されたコンクリート外壁３よりなる。リブレスパネル１１は、平板状の鋼板の一方の面に、コンクリート外壁３を保持する保持手段となるスタッド４と鉄筋５を多数備えており、更に剛性保持のためのコンクリート梁１３を複数備えている。この一方の面が外側を向くように鉄骨フレーム１２の外周面に貼設されている。ケーソン１の中央部、つまり鉄骨フレーム１２の内側は中空となる中空部１２ｅが形成されている。この中空部１２ｅには、砂等の重石を入れ、ケーソン１を海底に着底して設置するようにする。各構成部材の更に詳細な構造及び作製手順については後述する図４〜図９において説明をする。
【００２１】
図４は、本発明に係る実施形態の一例を示すケーソンの枠組み部分の組立図である。
【００２２】
図４に示すように、ケーソン１の枠組み部分は、構造部材１２ａ〜１２ｄを縦・横・斜めに張り巡らせるように組み上げた鉄骨フレーム１２により構成されている。又、図４は、鉄骨フレーム１２に対するリブレスパネル１１の貼設状況も示しており、構造部材１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを用いて鉄骨フレーム１２を製作した後、その外周面に所定寸法のリブレスパネル１１を順次貼設することでケーソン１の骨格部分を形成する。
【００２３】
図５は、図４のリブレスパネルの貼設状況を示す要部詳細図である。
【００２４】
図５は、鉄骨フレーム１２に対する１つのリブレスパネル１１の貼設状況を示すものであり、リブレスパネル１１と鉄骨フレーム１２の接触部分においてシール溶接を用いて、シール溶接部分１６を形成し、水密性を有する構成としている。つまり、ケーソン１の枠組み部分を形成する鉄骨フレーム１２の構造部材１２ａ〜１２ｃが作り出す空間部分は、リブレスパネル１１と構造部材１２ａ〜１２ｃ、更には隣接するリブレスパネル１１同士をそれぞれシール溶接することで、空間部を閉塞して、水密性を有するようにしている。又は、リブレスパネル１１と鉄骨フレーム１２の接触部分をボルト接合により接合し、接合部分にシール手段を設けることで、空間部を閉塞して、水密性を有するようにしてもよい。
【００２５】
図６は、本発明に係る実施形態の一例を示すリブレスパネルの構成図である。
【００２６】
図６に示すように、リブレスパネル１１は、所定寸法の鋼板２の一方の面に、コンクリートを保持する保持手段となる多数のスタッド４及び鉄筋５を備え、更に、この一方の面の一部に、コンクリートを先行打設して一条又は複数（図６では二条）のコンクリート梁１３を形成して備えており、コンクリート梁１３により、リブレスパネル１１全体の剛性を強くした構成とする。即ち、本発明に係るリブレスパネル１１は、従来の鋼−コンクリート合成構造のケーソンを構成する鋼板２２の補強リブ２６を廃してリブレス構造とし、その替わりにコンクリート梁１３を形成することで、リブレスパネル１１自体の重量及びリブレスパネル１１の外周面に形成する前記コンクリート外壁３自体を支持、補強する剛性強度を持つ構造とした。従って、コンクリート梁１３は、リブレスパネル１３自体の剛性強度保持の役割を果たし、ケーソンの骨格部分の組立時には、骨格部分の剛性強度保持の役割を果たし、更に、前記コンクリート外壁３の形成時には、前記鉄骨フレーム１２の外周面側に設置されているため、コンクリート外壁３と一体となり、ケーソン自体の剛性強度保持の役割を果たしている。そのため、従来のケーソンの補強リブ２６のように、コンクリート外壁３の形成後に無駄な構造物として残ることはない。又、従来の鋼鉄製の補強リブ２６に比べて重量が軽いため、十分な剛性強度を保持しつつ軽量な構造とすることができ、コストの面でも十分に利点が出てくる。
【００２７】
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明に係る実施形態の一例を示すリブレスパネルの製作手順を時系列に示す図である。
【００２８】
図７（ａ）に示すように、最初に、鋼板２の一方の面にスタッド４を立設し、更に鉄筋５を鋼板２の表面上から所定距離を離して縦横に取付ける。
【００２９】
その後、図７（ｂ）に示すように、コンクリート梁１３用の型枠１４を鋼板２の表面上にセットする。この時、型枠１４内にスタッド４及び鉄筋５を内包するように配置する。
【００３０】
最後に、図７（ｃ）に示すように、コンクリート３ａを型枠１４内に打設してコンクリート梁１３を形成して、コンクリート梁付きのリブレスパネル１１が完成する。
【００３１】
コンクリート梁１３は、その内部に鋼板２に取付けられているスタッド４及び鉄筋５を内包して形成されているため、鋼板２に強固に固定されることとなり、鋼板２の剛性強化、即ちリブレスパネル１１全体の剛性強化につながる。
【００３２】
なお、リブレスパネル１１のコンクリート梁１３の大きさ、数、形成方向等については、設計条件に応じて適宜設定する。
【００３３】
図８は、本発明に係る実施形態の一例を示すケーソンの施工図である。
又、図９は、図８の領域Ａの要部詳細図である。
【００３４】
図８、図９は、ケーソン外周部に打設するコンクリート外壁３の施工方法を示したものであり、鉄骨フレーム１２の外周全面にリブレスパネル１１を貼設（シール溶接又はボルト接合）した後、コンクリート外壁用の型枠１７をセットしてコンクリート３ａを打設して、コンクリート外壁３を形成し、その後、型枠１７を取外すことでリブレスパネル１１を用いたケーソン１を完成させる。
【００３５】
上述してきた一連の作製工程をまとめて説明すると、最初に、コンクリート梁１３を有するリブレスパネル１１を工場で製作し、次に、予め製作されている鉄骨フレーム１２の外周面にリブレスパネル１１をシール溶接（又はボルト接合）し、又は、トラック等で現地まで搬送した後、現地組立てヤードで予め製作されている鉄骨フレーム１２の外周面にシーム溶接（又はボルト接合）し、最後に、リブレスパネル１１の外周面にコンクリートを打設してケーソン構造として、本発明に係るケーソン１が製作されることとなる。
【００３６】
この後、本発明に係るケーソン１は、台船などに搭載されて設置場所まで搬送され、クレーン船などを使用して、海底に予め構築されたマウンド上に着底・配列された後、それぞれを連結し、又、上部コンクリートを敷設して着底型構造物となる防波堤が完成する。
【００３７】
上述してきたように、本発明に係るケーソン１は、リブレスパネル１１にコンクリートを先行打設したコンクリート梁１３が形成されているため、剛性が大きくなり、自重や外力を受けた時、又はコンクリート打設の時に変形が非常に小さくなる。そのため、リブレスパネル１１を工場から現地まで搬送する際の荷役、運搬作業を安全に行うことができる。又、コンクリート梁１３を有しているので、従来のように補強リブを溶接する必要がなくなり、鋼板板厚を薄くすることができるため、製作コストが安くなり、又、鋼材重量も低減する。更に、リブレスパネル１１は鉄骨フレーム１２とシール溶接されているため、万一、コンクリート外壁に亀裂などの損傷が発生しても、海水がケーソン１内部に浸入することはなく、防波堤の安全性が維持される。従って、本発明に係るケーソン１を使用することにより、建設費が安く、安全性の高い防波堤を提供できる。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、一方の面に、コンクリートを保持する保持手段と、コンクリートにより形成されたコンクリート梁とを備えてなる鋼板を、所定形状を有する枠組みの外周面に前記一方の面が外側を向くように貼設し、その外周面上にコンクリートを打設して構成したので、剛性強度の高い鋼−コンクリート合成構造のケーソンとすることができ、作業時の安全性が確保でき、又、余分な補強が不要となり、軽量化及び低コスト化を実現できる。
【００３９】
請求項２に係る発明によれば、前記鋼板を前記枠組みの外周面にシール溶接して取付けたので、鋼−コンクリート合成構造のケーソンの内部への水蜜性を保つことができる。
【００４０】
請求項３に係る発明によれば、前記鋼板を前記枠組みの外周面にボルト接合して取付けたので、鋼−コンクリート合成構造のケーソンの内部への水蜜性を保つことができる。
【００４１】
請求項４に係る発明によれば、前記ケーソンを、複数組海底上に着底させて配列し、それぞれを連結して構成したので、建設費が安く、安全性の高い防波堤を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態の一例を示す着底型沿岸構造物の設置状況を示す側面図である。
【図２】本発明に係る実施形態の一例を示す着底型沿岸構造物を構成する鋼−コンクリート合成構造のケーソンの斜視図である。
【図３】本発明に係る実施形態の一例を示すケーソンの構造断面図である。
【図４】本発明に係る実施形態の一例を示すケーソンの枠組み部分の組立図である。
【図５】図４のリブレスパネルの貼設状況を示す要部詳細図である。
【図６】本発明に係る実施形態の一例を示すリブレスパネルの構成図である。
【図７】本発明に係る実施形態の一例を示すリブレスパネルの製作手順を（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にて、時系列に示す図である。
【図８】本発明に係る実施形態の一例を示すケーソンの施工図である。
【図９】図８の領域Ａの要部詳細図である。
【図１０】従来の鋼−コンクリート合成構造のケーソンの基本構造例を示した斜視図である。
【図１１】従来の鋼−コンクリート合成構造のケーソンに使用する鋼板を示す斜視図である。
【図１２】従来の鋼−コンクリート合成構造のケーソンの作製方法を示す図である。
【符号の説明】
１ケーソン
２鋼板
３コンクリート外壁
４スタッド
５鉄筋
１１リブレスパネル
１２鉄骨フレーム
１３コンクリート梁

Claims

一方の面に、コンクリートを保持する保持手段と、コンクリートにより形成されたコンクリート梁とを備えてなる鋼板を、所定形状を有する枠組みの外周面に前記一方の面が外側を向くように貼設し、その外周面上にコンクリートを打設して構成したことを特徴とする鋼−コンクリート合成構造のケーソン。
請求項１記載のケーソンにおいて、
前記鋼板を前記枠組みの外周面にシール溶接して取付けたことを特徴とする鋼−コンクリート合成構造のケーソン。
請求項１記載のケーソンにおいて、
前記鋼板を前記枠組みの外周面にボルト接合して取付けたことを特徴とする鋼−コンクリート合成構造のケーソン。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のケーソンを、複数組海底上に着底させて配列し、それぞれを連結して構成したことを特徴とする着底型構造物。