JP3950396B2 - 円筒構造物とその構築方法及び円筒状躯体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木建築分野において、深基礎、場所打ち杭等の地中鉄筋コンクリート柱状構造物を構築するための、鋼製セグメントを用いた円筒状構造物とその構築方法およびそれに用いる円筒状躯体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鋼製セグメントを用いて柱状構造物を構築する場合は、円筒状掘削孔の周面に鋼製セグメントを配置して環状セグメント壁を構築した後、環状セグメント壁と円筒状掘削孔との間および、環状セグメント壁の内孔にコンクリートを充填する構築方法が一般的である。
【０００３】
前記柱状構造物の構築に用いられる鋼製セグメントの先行技術としては、（イ）特開平２−１１２５２１と（ロ）特開２０００−８７３４８号公報があり、何れも本出願人の先願に係る。（イ）の先行技術は、設定曲率に湾曲したスキンプレートと、該スキンプレートの内周面に溶着した周方向および鉛直方向端部にボルト接合用の貫通孔を設けた摩擦接合継手を有する格子状リブとからなる鋼製セグメントを、逐次添え板を介して摩擦接合しつつ、円筒状掘削孔周面に環状セグメント壁を構築した後、前記環状セグメント壁の外側と円筒状掘削孔との間および前記環状セグメント壁の内腔にコンクリートを充填するものである。
【０００４】
（ロ）の先行技術は、上下に間隔をあけて平行な円弧板状の横枠部材間に短冊状の縦枠部材を溶接接合して枠体を構成し、その枠体に取付けた拡径用ボルトの先端に取付けた溶接金網を外方向に平行移動できるようにし、掘削した立坑内で複数の鋼製セグメントを周方向に連結して１段目の筒状土留め壁を形成する。次いで、１段の筒状土留め壁を拡径用ボルトにより拡径して立坑地山に押し付け、その押し付け力で筒状土留め壁の立坑地山に対する周辺摩擦力を得て、さらに、立坑地盤を掘削しても当該筒状土留め壁がずり落ちないようにし、筒状土留め壁を形成しながら立坑掘削を進めて、所望の深さに掘削した最終的な立坑内の筒状土留め壁の内部にコンクリートを打設するものである。
【０００５】
先行技術（イ）を図４によって簡単に説明すると、鋼製セグメント１は、縦リブ２と所定の曲率で湾曲した横リブ３とで構成された枠体４と、該枠体４に溶着したスキンプレート５とから構成される。複数の鋼製セグメント１の横リブ３の端部同士を接合板を介してボルト接合することで、該鋼製セグメント１が掘削孔６の円周方向に接合された閉合リング(円筒状躯体)７が構成される。また、上下の鋼製セグメント１の縦リブ２同士を接合板８を介して接合ボルト１０で接合することで上下の閉合リング(円筒状躯体)７間が縦方向に積み重ねて接合され、鋼製セグメント１が周方向に千鳥に配置された環状セグメント壁１１が構築される。
【０００６】
【特許文献１】
特開平２−１１２５２１号公報
【特許文献２】
特開２０００−８７３４８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術は、セグメントによる閉合リング(円筒状躯体)を縦方向に積み重ねて構築するため、リング間継手、つまり、縦リブは縦方向に同一位置となり、また、セグメント間継手、つまり横リブは円周方向に同一位置となり連続している。
【０００８】
杭および深基礎では軸方向の力の伝達が重要な構造機能であり、曲げが作用する場合には、セグメントの補強鋼材には、軸方向引張力が作用する。そのため、図４に示したように、軸方向の引張力の伝達についての軸方向の継手位置が縦方向に同一の位置であることは、力の伝達を全てボルト等の接続部材に依存することになるため、十分な引張方向の耐力を得るのが困難で、継手部の剛性が小さくなるため、目開きが大きくなるため構造上の弱点となる。
【０００９】
本発明は、従来の欠点を改良し、軸方向引張力に対してボルト等の接続部材に依存するのを止める構成とすることで、十分な耐力を得るように継手部の剛性を高め、軸方向の目開きが大きくならない構成とした円筒構造物とその構築方法及び円筒状躯体を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明は次のように構成する。
【００１１】
第１の発明は、複数の縦枠部材と所定の曲率で湾曲した複数の横枠部材とを格子状に結合して構成された枠体と、該枠体に溶着したスキンプレートからなる鋼製セグメントを、円筒状削孔周面で組立てて構築する円筒状躯体において、周方向に隣り合う前記鋼製セグメントを縦方向にずらせて千鳥状に配置すると共に、各鋼製セグメントの周方向端部に位置する縦枠部材同士および軸方向端部に位置する横枠部材同士をボルト接合して、軸方向に隣り合う鋼製セグメントと周方向に隣り合う鋼製セグメントが交わって接合される部位の継手部において、上下に分断している鋼製セグメントの縦枠部材に対し、周方向に隣り合う鋼製セグメントの上下に連続する縦枠部材の途中部分が当接された構成の前記円筒状躯体を構築し、かつ、該円筒状躯体の内空にコンクリートを充填したことを特徴とする。
【００１２】
第２の発明は、第１発明における前記スキンプレートにコンクリートの透孔が複数開設されていることを特徴とする。
【００１３】
第３の発明は、第１発明における前記スキンプレートに代えて網状部材を枠体に固着したことを特徴とする。
【００１４】
第４の方法発明は、複数の縦枠部材と所定の曲率で湾曲した複数の横枠部材とを格子状に結合して構成された枠体と、該枠体に溶着したスキンプレートからなる鋼製セグメントを、円筒状削孔周面に組立てて円筒状躯体を構築するに際し、周方向に隣り合う前記鋼製セグメントを縦方向にずらせて千鳥状に配置すると共に、各鋼製セグメントの周方向端部に位置する縦枠部材同士および軸方向端部に位置する横枠部材同士をボルト接合することで、軸方向に隣り合う鋼製セグメントと周方向に隣り合う鋼製セグメントが交わって接合される部位の継手部において、上下に分断している鋼製セグメントの縦枠部材に対し、周方向に隣り合う鋼製セグメントの上下に連続する縦枠部材の途中部分が当接された構成の前記円筒状躯体を構築し、その後、前記円筒状躯体の内空にコンクリートを充填することを特徴とする。
【００１５】
第５の発明は、複数の縦枠部材と所定の曲率で湾曲した複数の横枠部材とを格子状に結合してで構成された枠体と、該枠体に溶着したスキンプレートからなる鋼製セグメントを円筒状に組立てる構造において、周方向に隣り合う前記鋼製セグメントを縦方向にずらせて千鳥状に配置すると共に、各鋼製セグメントの周方向端部に位置する縦枠部材同士および軸方向端部に位置する横枠部材同士をボルト接合して構築し、軸方向に隣り合う鋼製セグメントと周方向に隣り合う鋼製セグメントが交わって接合される部位の継手部において、上下に分断している鋼製セグメントの縦枠部材に対し、周方向に隣り合う鋼製セグメントの上下に連続する縦枠部材の途中部分が当接された構成とする円筒状躯体を特徴とする。
【００１６】
【作用】
本発明によると、円筒状削孔周面で鋼製セグメントを組立てて構築する円筒状躯体において、周方向に隣り合う鋼製セグメントを縦方向にずらせて千鳥状に配置することにより、縦方向に隣合う鋼製セグメントと、周方向に隣り合う鋼製セグメントが交わって接合される部位の継手部（以下、交差継手部という）において、上下セグメントの縦枠部材に対し、周方向に隣り合う鋼製セグメントの上下に連続する縦枠部材の途中部分が当接されて、該当接部がボルト接合される。
【００１７】
それにより鋼製セグメントに作用する軸方向の引張力は、周方向に隣り合う鋼製セグメントの縦枠部材を接合する横方向のボルト接合等を通して、周方向に隣接する鋼製セグメントに流すことができるとともに、上下の鋼製セグメントの継ぎ位置では、周方向に隣接する側の鋼製セグメントにおける、縦方向に連続した縦枠部材と、その継ぎ手用のボルトとにより負担することができるため、大きな耐力を負担することができる。
【００１８】
このように鋼製セグメントを組立てて構築する円筒状躯体において、軸方向引張力に対してボルト接続部等に働く引張作用に依存するのを止め、ボルトを介しての周方向に隣り合う鋼製セグメントの縦枠部材同士の摩擦接合による構成とすることで、十分な耐力を得るように継手部の剛性を高め、軸方向の目開きが大きくならない構成にできた。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
【００２０】
図１（ａ）は、本発明に係る鋼製セグメントを用いて構築した円筒状躯体の斜視図、図１（ｂ）は、前記鋼製セグメントにおけるスキンプレートを取り除いて示す円筒状躯体の斜視図である。図２（ａ）は、図１（ａ）の鋼製セグメント配設態様を示す平面図、図２（ｂ）は、図１（ａ）、（ｂ）のＡ部とＡ−１部の詳細図、図３（ａ）は、鋼製セグメントの外面斜視図、図３（ｂ）は、同じく内面斜視図である。
【００２１】
図３に示すように本発明に係る鋼製セグメント１２は、円弧形状をなす枠体１５の外面側にスキンプレート１６を溶着して構成される。枠体１５は、所定の長さと幅および所定厚の鋼板からなり、周方向に所定間隔あけて配設される複数の縦枠部材１３と、軸方向に所定間隔あけて配設される所定の曲率で湾曲した複数の横枠部材１４とを格子状に結合して構成される。前記枠体１５において、セグメントの周方向端部に配置される縦枠部材１３ａと、セグメントの軸方向端部に配置される横枠部材１４ａには、鋼製セグメント１２を、それぞれ周方向と軸方向にボルト接合するための複数のボルト孔１７が開設されている。
【００２２】
本発明においては、前記鋼製セグメント１２の枠体１５の構成が先行技術と相違する。また、図１（ａ）に示すように周方向に隣り合う鋼製セグメント１２は、縦方向にずらせて千鳥状に配置し、円筒状削孔の周面で組立てて円筒状躯体１８が構築される。また、各鋼製セグメント１２の周方向端部と軸方向端部に位置する縦枠部材１３ａおよび横枠部材１４ａをボルト２０で接合して前記円筒状躯体１８を構築し、かつ、該円筒状躯体１８の内空にコンクリートを充填して柱状構造物を構築する。円筒状掘削孔と充填コンクリートは図示を省略する。
【００２３】
本発明では、前述のとおり鋼製セグメント１２の円筒状掘削孔内での組立態様が従来と相違し、それにより円筒状躯体１８を構成する各鋼製セグメント１２同士の接合部構造が従来と相違して新規である。
【００２４】
柱状構造物に曲げが作用する場合においては、鋼製セグメント１２の枠体１５等の補強鋼材には、軸方向引張力が作用するため、軸方向の力の伝達が重要な構造機能であるが、この点に関し、従来は円筒状掘削孔で接合される鋼製セグメントにおける縦枠部材は縦方向の同一位置で接合板を介してボルト接合されていると共に、上下のセグメントにおける縦枠部材の端部は、周方向に同一の高さ位置であるので、力の伝達を全てボルト等の接続部材に依存することになる。このため十分な引張方向の耐力を得るのが困難で継手部の剛性が小さくなり、それにより目開きが大きくなって、これが構造上の弱点となる。
【００２５】
この点に関し本発明では、円筒状掘削孔内において、周方向に隣り合う鋼製セグメント１２は、縦方向にずらせて千鳥状に配置されているから、周方向に隣り合う各鋼製セグメント１２における縦枠部材１３の上下端部は、必ず縦方向にずれて位置する。したがって、周方向に隣り合う各鋼製セグメント１２と縦方向に隣り合う各鋼製セグメント１２を同時に接合する継手部（これを交差継手部１９という）では、上下に連続する一方の縦枠部材１３ａに対して、上下に分断している他方の縦枠部材１３ａ接合し、その接合部をボルト２０で接合する。
【００２６】
このように構成することで、軸方向引張力に対してボルト接続部に働く引張作用に依存するのを止め、ボルト２０を介して周方向に隣り合う鋼製セグメント１２の縦枠部材１３ａ同士の摩擦接合による構成とすることができ、十分な耐力を得るように継手部の剛性を高め、軸方向の目開きが大きくならない構成にできる。
【００２７】
図２（ｂ）によってさらに説明すると、同図は、図１（ａ）、（ｂ）におけるＡとＡ−１の詳細図である。同図に示すように、鋼製セグメント１２の交差継手部１９において、周方向に隣り合う一方の鋼製セグメント１２ａ（図１（ａ）の左側）における縦枠部材１３ａの中間部と、周方向に隣り合う他方の上下の鋼製セグメント１２ｂ、１２ｃ（図１（ａ）の右側上下）における縦枠部材１３ａ（１３ｂ）の上下端部がボルト２０接合されている。
【００２８】
同図から分るように、図の右側の上下の鋼製セグメント１２ｂ、１２ｃにおける縦枠部材１３ａ（１３ｃ、１３ｄ）の端部同士は、各鋼製セグメント１２ｂ、１２ｃにおける上下の横枠部材１４ａがそれぞれ結合されることによって分断されているが、この上下の鋼製セグメント１２ｂ、１２ｃ間は上下の横枠部材１４ａ同士をボルト２０を介して接合されていると共に、周方向に隣り合う鋼製セグメント１２ａと１２ｂ、１２ｃとの間は、上下に連続する一方（図左側）の縦枠部材１３ｂに対し、上下に非連続の他方の縦枠部材１３ｃ、１３ｄをボルト接合することになる。
【００２９】
このように鋼製セグメント１２の全ての交差継手部１９において、接合する縦枠部材１３ａの一方側は必ず上下に連続する縦枠部材１３ａ（１３ｂ）であるから、この交差継手部１９に軸方向引張力が作用したとき、上下に連続の縦枠部材１３ａ（１３ｂ）が有効に機能し、縦枠部材１３ａ同士の摩擦接合による構成となり、ボルト２０による接続部に働く引張作用に依存していない。これにより、交差継手部１９に軸方向引張力が作用したとき、十分な耐力が得られるよう継手部の剛性を高めることができ、軸方向の目開きが大きくならない構成にできる。
【００３０】
すなわち、鋼製セグメント１２に作用する軸方向の引張力は、上下の横枠部材１４ａを接合する横方向のボルト２０接合等を通して、上下に隣接する鋼製セグメント１２に流すことができるとともに、継ぎ位置では、縦方向に接続された縦枠部材１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの継ぎ手用のボルト２０と隣接する鋼製セグメント１２ａと１２ｂ、１２ｃにより負担することができるため、大きな耐力を負担することができる。
【００３１】
交差継手部１９を除く他の鋼製セグメント１２の周方向の継手部と上下方向の継手部は、図１（ｂ）に示すように、それぞれ鋼製セグメント１２の周方向と軸方向の端部に位置する縦枠部材１３ａ同士と横枠部材１４ａ同士をボルト２０で接合することで一体化され、円筒状躯体１８が構築される。
【００３２】
なお、スキンプレート１６にはコンクリートの透孔が複数開設するのがよい（図示省略する）。このように透孔を設けたときは、鋼製セグメント１２を組立てて円筒状躯体１８を構築した後、円筒状躯体１８の内側から透孔を介して円筒状躯体１８と円筒状掘削孔の間に裏込めコンクリートを円滑に充填できる。また、前記スキンプレート１６に代えて網状部材を枠体に固着することができる。網状部材の例は、図示省略する。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によると、円筒状削孔周面で鋼製セグメントを組立てて構築する円筒状躯体において、周方向に隣り合う鋼製セグメントを縦方向にずらせて千鳥状に配置することにより、縦方向に隣合う鋼製セグメントと、周方向に隣り合う鋼製セグメントが交わって接合される部位の継手部（以下、交差継手部という）において、上下セグメントの縦枠部材に対し、周方向に隣り合う鋼製セグメントの上下に連続する縦枠部材の途中部分が当接されて、該当接部がボルト接合される。
【００３４】
それにより鋼製セグメントに作用する軸方向の引張力は、周方向に隣り合う鋼製セグメントの縦枠部材を接合する横方向のボルト接合等を通して、周方向に隣接する鋼製セグメントに流すことができるとともに、上下の鋼製セグメントの継ぎ位置では、周方向に隣接する側の鋼製セグメントにおける、縦方向に連続した縦枠部材と、その継ぎ手用のボルトとにより負担することができるため、大きな耐力を負担することができる。
【００３５】
このように鋼製セグメントを組立てて構築する円筒状躯体において、軸方向引張力に対してボルト接続部等に働く引張作用に依存するのを止め、ボルトを介しての周方向に隣り合う鋼製セグメントの縦枠部材同士の摩擦接合による構成とすることで、十分な耐力を得るように継手部の剛性を高め、軸方向の目開きが大きくならない構成にできた。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明に係る鋼製セグメントを用いて構築した円筒状躯体の斜視図、（ｂ）は、前記鋼製セグメントにおけるスキンプレートを取り除いて示す円筒状躯体の斜視図である。
【図２】（ａ）は、図１（ａ）の鋼製セグメント配設態様を示す平面図、図２（ｂ）は、図１（ａ）、（ｂ）のＡ部とＡ−１部の詳細図である。
【図３】（ａ）は、鋼製セグメントの外面斜視図、（ｂ）は、同じく内面斜視図である。
【図４】従来の円筒状掘削孔周面に構築した環状セグメント壁の破断斜視図と部分断面図である。
【符号の説明】
１ 鋼製セグメント
２ 縦リブ
３ 横リブ
４ 枠体
５ スキンプレート
６ 掘削孔
７ 閉合リング（円筒躯体）
８ 接合板
１０ 接合ボルト
１１ 環状セグメント壁
１２ 鋼製セグメント
１３ 縦枠部材
１３ａ 縦枠部材
１３ｂ 縦枠部材
１３ｃ 縦枠部材
１３ｄ 縦枠部材
１４ 横枠部材
１４ａ 横枠部材
１４ｂ 横枠部材
１５ 枠体
１６ スキンプレート
１７ ボルト孔
１８ 円筒状躯体
１９ 交差継手部
２０ ボルト
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木建築分野において、深基礎、場所打ち杭等の地中鉄筋コンクリート柱状構造物を構築するための、鋼製セグメントを用いた円筒状構造物とその構築方法およびそれに用いる円筒状躯体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鋼製セグメントを用いて柱状構造物を構築する場合は、円筒状掘削孔の周面に鋼製セグメントを配置して環状セグメント壁を構築した後、環状セグメント壁と円筒状掘削孔との間および、環状セグメント壁の内孔にコンクリートを充填する構築方法が一般的である。
【０００３】
前記柱状構造物の構築に用いられる鋼製セグメントの先行技術としては、（イ）特開平２−１１２５２１と（ロ）特開２０００−８７３４８号公報があり、何れも本出願人の先願に係る。（イ）の先行技術は、設定曲率に湾曲したスキンプレートと、該スキンプレートの内周面に溶着した周方向および鉛直方向端部にボルト接合用の貫通孔を設けた摩擦接合継手を有する格子状リブとからなる鋼製セグメントを、逐次添え板を介して摩擦接合しつつ、円筒状掘削孔周面に環状セグメント壁を構築した後、前記環状セグメント壁の外側と円筒状掘削孔との間および前記環状セグメント壁の内腔にコンクリートを充填するものである。
【０００４】
（ロ）の先行技術は、上下に間隔をあけて平行な円弧板状の横枠部材間に短冊状の縦枠部材を溶接接合して枠体を構成し、その枠体に取付けた拡径用ボルトの先端に取付けた溶接金網を外方向に平行移動できるようにし、掘削した立坑内で複数の鋼製セグメントを周方向に連結して１段目の筒状土留め壁を形成する。次いで、１段の筒状土留め壁を拡径用ボルトにより拡径して立坑地山に押し付け、その押し付け力で筒状土留め壁の立坑地山に対する周辺摩擦力を得て、さらに、立坑地盤を掘削しても当該筒状土留め壁がずり落ちないようにし、筒状土留め壁を形成しながら立坑掘削を進めて、所望の深さに掘削した最終的な立坑内の筒状土留め壁の内部にコンクリートを打設するものである。
【０００５】
先行技術（イ）を図４によって簡単に説明すると、鋼製セグメント１は、縦リブ２と所定の曲率で湾曲した横リブ３とで構成された枠体４と、該枠体４に溶着したスキンプレート５とから構成される。複数の鋼製セグメント１の横リブ３の端部同士を接合板を介してボルト接合することで、該鋼製セグメント１が掘削孔６の円周方向に接合された閉合リング(円筒状躯体)７が構成される。また、上下の鋼製セグメント１の縦リブ２同士を接合板８を介して接合ボルト１０で接合することで上下の閉合リング(円筒状躯体)７間が縦方向に積み重ねて接合され、鋼製セグメント１が周方向に千鳥に配置された環状セグメント壁１１が構築される。
【０００６】
【特許文献１】
特開平２−１１２５２１号公報
【特許文献２】
特開２０００−８７３４８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術は、セグメントによる閉合リング(円筒状躯体)を縦方向に積み重ねて構築するため、リング間継手、つまり、縦リブは縦方向に同一位置となり、また、セグメント間継手、つまり横リブは円周方向に同一位置となり連続している。
【０００８】
杭および深基礎では軸方向の力の伝達が重要な構造機能であり、曲げが作用する場合には、セグメントの補強鋼材には、軸方向引張力が作用する。そのため、図４に示したように、軸方向の引張力の伝達についての軸方向の継手位置が縦方向に同一の位置であることは、力の伝達を全てボルト等の接続部材に依存することになるため、十分な引張方向の耐力を得るのが困難で、継手部の剛性が小さくなるため、目開きが大きくなるため構造上の弱点となる。
【０００９】
本発明は、従来の欠点を改良し、軸方向引張力に対してボルト等の接続部材に依存するのを止める構成とすることで、十分な耐力を得るように継手部の剛性を高め、軸方向の目開きが大きくならない構成とした円筒構造物とその構築方法及び円筒状躯体を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明は次のように構成する。
【００１１】
第１の発明は、複数の縦枠部材と所定の曲率で湾曲した複数の横枠部材とを格子状に結合して構成された枠体と、該枠体に溶着したスキンプレートからなる鋼製セグメントを、円筒状削孔周面で組立てて構築する円筒状躯体において、周方向に隣り合う前記鋼製セグメントを縦方向にずらせて千鳥状に配置すると共に、各鋼製セグメントの周方向端部に位置する縦枠部材同士および軸方向端部に位置する横枠部材同士をボルト接合して、軸方向に隣り合う鋼製セグメントと周方向に隣り合う鋼製セグメントが交わって接合される部位の継手部において、上下に分断している鋼製セグメントの縦枠部材に対し、周方向に隣り合う鋼製セグメントの上下に連続する縦枠部材の途中部分が当接された構成の前記円筒状躯体を構築し、かつ、該円筒状躯体の内空にコンクリートを充填したことを特徴とする。
【００１２】
第２の発明は、第１発明における前記スキンプレートにコンクリートの透孔が複数開設されていることを特徴とする。
【００１３】
第３の発明は、第１発明における前記スキンプレートに代えて網状部材を枠体に固着したことを特徴とする。
【００１４】
第４の方法発明は、複数の縦枠部材と所定の曲率で湾曲した複数の横枠部材とを格子状に結合して構成された枠体と、該枠体に溶着したスキンプレートからなる鋼製セグメントを、円筒状削孔周面に組立てて円筒状躯体を構築するに際し、周方向に隣り合う前記鋼製セグメントを縦方向にずらせて千鳥状に配置すると共に、各鋼製セグメントの周方向端部に位置する縦枠部材同士および軸方向端部に位置する横枠部材同士をボルト接合することで、軸方向に隣り合う鋼製セグメントと周方向に隣り合う鋼製セグメントが交わって接合される部位の継手部において、上下に分断している鋼製セグメントの縦枠部材に対し、周方向に隣り合う鋼製セグメントの上下に連続する縦枠部材の途中部分が当接された構成の前記円筒状躯体を構築し、その後、前記円筒状躯体の内空にコンクリートを充填することを特徴とする。
【００１５】
第５の発明は、複数の縦枠部材と所定の曲率で湾曲した複数の横枠部材とを格子状に結合してで構成された枠体と、該枠体に溶着したスキンプレートからなる鋼製セグメントを円筒状に組立てる構造において、周方向に隣り合う前記鋼製セグメントを縦方向にずらせて千鳥状に配置すると共に、各鋼製セグメントの周方向端部に位置する縦枠部材同士および軸方向端部に位置する横枠部材同士をボルト接合して構築し、軸方向に隣り合う鋼製セグメントと周方向に隣り合う鋼製セグメントが交わって接合される部位の継手部において、上下に分断している鋼製セグメントの縦枠部材に対し、周方向に隣り合う鋼製セグメントの上下に連続する縦枠部材の途中部分が当接された構成とする円筒状躯体を特徴とする。
【００１６】
【作用】
本発明によると、円筒状削孔周面で鋼製セグメントを組立てて構築する円筒状躯体において、周方向に隣り合う鋼製セグメントを縦方向にずらせて千鳥状に配置することにより、縦方向に隣合う鋼製セグメントと、周方向に隣り合う鋼製セグメントが交わって接合される部位の継手部（以下、交差継手部という）において、上下セグメントの縦枠部材に対し、周方向に隣り合う鋼製セグメントの上下に連続する縦枠部材の途中部分が当接されて、該当接部がボルト接合される。
【００１７】
それにより鋼製セグメントに作用する軸方向の引張力は、周方向に隣り合う鋼製セグメントの縦枠部材を接合する横方向のボルト接合等を通して、周方向に隣接する鋼製セグメントに流すことができるとともに、上下の鋼製セグメントの継ぎ位置では、周方向に隣接する側の鋼製セグメントにおける、縦方向に連続した縦枠部材と、その継ぎ手用のボルトとにより負担することができるため、大きな耐力を負担することができる。
【００１８】
このように鋼製セグメントを組立てて構築する円筒状躯体において、軸方向引張力に対してボルト接続部等に働く引張作用に依存するのを止め、ボルトを介しての周方向に隣り合う鋼製セグメントの縦枠部材同士の摩擦接合による構成とすることで、十分な耐力を得るように継手部の剛性を高め、軸方向の目開きが大きくならない構成にできた。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
【００２０】
図１（ａ）は、本発明に係る鋼製セグメントを用いて構築した円筒状躯体の斜視図、図１（ｂ）は、前記鋼製セグメントにおけるスキンプレートを取り除いて示す円筒状躯体の斜視図である。図２（ａ）は、図１（ａ）の鋼製セグメント配設態様を示す平面図、図２（ｂ）は、図１（ａ）、（ｂ）のＡ部とＡ−１部の詳細図、図３（ａ）は、鋼製セグメントの外面斜視図、図３（ｂ）は、同じく内面斜視図である。
【００２１】
図３に示すように本発明に係る鋼製セグメント１２は、円弧形状をなす枠体１５の外面側にスキンプレート１６を溶着して構成される。枠体１５は、所定の長さと幅および所定厚の鋼板からなり、周方向に所定間隔あけて配設される複数の縦枠部材１３と、軸方向に所定間隔あけて配設される所定の曲率で湾曲した複数の横枠部材１４とを格子状に結合して構成される。前記枠体１５において、セグメントの周方向端部に配置される縦枠部材１３ａと、セグメントの軸方向端部に配置される横枠部材１４ａには、鋼製セグメント１２を、それぞれ周方向と軸方向にボルト接合するための複数のボルト孔１７が開設されている。
【００２２】
本発明においては、前記鋼製セグメント１２の枠体１５の構成が先行技術と相違する。また、図１（ａ）に示すように周方向に隣り合う鋼製セグメント１２は、縦方向にずらせて千鳥状に配置し、円筒状削孔の周面で組立てて円筒状躯体１８が構築される。また、各鋼製セグメント１２の周方向端部と軸方向端部に位置する縦枠部材１３ａおよび横枠部材１４ａをボルト２０で接合して前記円筒状躯体１８を構築し、かつ、該円筒状躯体１８の内空にコンクリートを充填して柱状構造物を構築する。円筒状掘削孔と充填コンクリートは図示を省略する。
【００２３】
本発明では、前述のとおり鋼製セグメント１２の円筒状掘削孔内での組立態様が従来と相違し、それにより円筒状躯体１８を構成する各鋼製セグメント１２同士の接合部構造が従来と相違して新規である。
【００２４】
柱状構造物に曲げが作用する場合においては、鋼製セグメント１２の枠体１５等の補強鋼材には、軸方向引張力が作用するため、軸方向の力の伝達が重要な構造機能であるが、この点に関し、従来は円筒状掘削孔で接合される鋼製セグメントにおける縦枠部材は縦方向の同一位置で接合板を介してボルト接合されていると共に、上下のセグメントにおける縦枠部材の端部は、周方向に同一の高さ位置であるので、力の伝達を全てボルト等の接続部材に依存することになる。このため十分な引張方向の耐力を得るのが困難で継手部の剛性が小さくなり、それにより目開きが大きくなって、これが構造上の弱点となる。
【００２５】
この点に関し本発明では、円筒状掘削孔内において、周方向に隣り合う鋼製セグメント１２は、縦方向にずらせて千鳥状に配置されているから、周方向に隣り合う各鋼製セグメント１２における縦枠部材１３の上下端部は、必ず縦方向にずれて位置する。したがって、周方向に隣り合う各鋼製セグメント１２と縦方向に隣り合う各鋼製セグメント１２を同時に接合する継手部（これを交差継手部１９という）では、上下に連続する一方の縦枠部材１３ａに対して、上下に分断している他方の縦枠部材１３ａ接合し、その接合部をボルト２０で接合する。
【００２６】
このように構成することで、軸方向引張力に対してボルト接続部に働く引張作用に依存するのを止め、ボルト２０を介して周方向に隣り合う鋼製セグメント１２の縦枠部材１３ａ同士の摩擦接合による構成とすることができ、十分な耐力を得るように継手部の剛性を高め、軸方向の目開きが大きくならない構成にできる。
【００２７】
図２（ｂ）によってさらに説明すると、同図は、図１（ａ）、（ｂ）におけるＡとＡ−１の詳細図である。同図に示すように、鋼製セグメント１２の交差継手部１９において、周方向に隣り合う一方の鋼製セグメント１２ａ（図１（ａ）の左側）における縦枠部材１３ａの中間部と、周方向に隣り合う他方の上下の鋼製セグメント１２ｂ、１２ｃ（図１（ａ）の右側上下）における縦枠部材１３ａ（１３ｂ）の上下端部がボルト２０接合されている。
【００２８】
同図から分るように、図の右側の上下の鋼製セグメント１２ｂ、１２ｃにおける縦枠部材１３ａ（１３ｃ、１３ｄ）の端部同士は、各鋼製セグメント１２ｂ、１２ｃにおける上下の横枠部材１４ａがそれぞれ結合されることによって分断されているが、この上下の鋼製セグメント１２ｂ、１２ｃ間は上下の横枠部材１４ａ同士をボルト２０を介して接合されていると共に、周方向に隣り合う鋼製セグメント１２ａと１２ｂ、１２ｃとの間は、上下に連続する一方（図左側）の縦枠部材１３ｂに対し、上下に非連続の他方の縦枠部材１３ｃ、１３ｄをボルト接合することになる。
【００２９】
このように鋼製セグメント１２の全ての交差継手部１９において、接合する縦枠部材１３ａの一方側は必ず上下に連続する縦枠部材１３ａ（１３ｂ）であるから、この交差継手部１９に軸方向引張力が作用したとき、上下に連続の縦枠部材１３ａ（１３ｂ）が有効に機能し、縦枠部材１３ａ同士の摩擦接合による構成となり、ボルト２０による接続部に働く引張作用に依存していない。これにより、交差継手部１９に軸方向引張力が作用したとき、十分な耐力が得られるよう継手部の剛性を高めることができ、軸方向の目開きが大きくならない構成にできる。
【００３０】
すなわち、鋼製セグメント１２に作用する軸方向の引張力は、上下の横枠部材１４ａを接合する横方向のボルト２０接合等を通して、上下に隣接する鋼製セグメント１２に流すことができるとともに、継ぎ位置では、縦方向に接続された縦枠部材１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの継ぎ手用のボルト２０と隣接する鋼製セグメント１２ａと１２ｂ、１２ｃにより負担することができるため、大きな耐力を負担することができる。
【００３１】
交差継手部１９を除く他の鋼製セグメント１２の周方向の継手部と上下方向の継手部は、図１（ｂ）に示すように、それぞれ鋼製セグメント１２の周方向と軸方向の端部に位置する縦枠部材１３ａ同士と横枠部材１４ａ同士をボルト２０で接合することで一体化され、円筒状躯体１８が構築される。
【００３２】
なお、スキンプレート１６にはコンクリートの透孔が複数開設するのがよい（図示省略する）。このように透孔を設けたときは、鋼製セグメント１２を組立てて円筒状躯体１８を構築した後、円筒状躯体１８の内側から透孔を介して円筒状躯体１８と円筒状掘削孔の間に裏込めコンクリートを円滑に充填できる。また、前記スキンプレート１６に代えて網状部材を枠体に固着することができる。網状部材の例は、図示省略する。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によると、円筒状削孔周面で鋼製セグメントを組立てて構築する円筒状躯体において、周方向に隣り合う鋼製セグメントを縦方向にずらせて千鳥状に配置することにより、縦方向に隣合う鋼製セグメントと、周方向に隣り合う鋼製セグメントが交わって接合される部位の継手部（以下、交差継手部という）において、上下セグメントの縦枠部材に対し、周方向に隣り合う鋼製セグメントの上下に連続する縦枠部材の途中部分が当接されて、該当接部がボルト接合される。
【００３４】
それにより鋼製セグメントに作用する軸方向の引張力は、周方向に隣り合う鋼製セグメントの縦枠部材を接合する横方向のボルト接合等を通して、周方向に隣接する鋼製セグメントに流すことができるとともに、上下の鋼製セグメントの継ぎ位置では、周方向に隣接する側の鋼製セグメントにおける、縦方向に連続した縦枠部材と、その継ぎ手用のボルトとにより負担することができるため、大きな耐力を負担することができる。
【００３５】
このように鋼製セグメントを組立てて構築する円筒状躯体において、軸方向引張力に対してボルト接続部等に働く引張作用に依存するのを止め、ボルトを介しての周方向に隣り合う鋼製セグメントの縦枠部材同士の摩擦接合による構成とすることで、十分な耐力を得るように継手部の剛性を高め、軸方向の目開きが大きくならない構成にできた。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明に係る鋼製セグメントを用いて構築した円筒状躯体の斜視図、（ｂ）は、前記鋼製セグメントにおけるスキンプレートを取り除いて示す円筒状躯体の斜視図である。
【図２】（ａ）は、図１（ａ）の鋼製セグメント配設態様を示す平面図、図２（ｂ）は、図１（ａ）、（ｂ）のＡ部とＡ−１部の詳細図である。
【図３】（ａ）は、鋼製セグメントの外面斜視図、（ｂ）は、同じく内面斜視図である。
【図４】従来の円筒状掘削孔周面に構築した環状セグメント壁の破断斜視図と部分断面図である。
【符号の説明】
１ 鋼製セグメント
２ 縦リブ
３ 横リブ
４ 枠体
５ スキンプレート
６ 掘削孔
７ 閉合リング（円筒躯体）
８ 接合板
１０ 接合ボルト
１１ 環状セグメント壁
１２ 鋼製セグメント
１３ 縦枠部材
１３ａ 縦枠部材
１３ｂ 縦枠部材
１３ｃ 縦枠部材
１３ｄ 縦枠部材
１４ 横枠部材
１４ａ 横枠部材
１４ｂ 横枠部材
１５ 枠体
１６ スキンプレート
１７ ボルト孔
１８ 円筒状躯体
１９ 交差継手部
２０ ボルト
Claims (5)
- 複数の縦枠部材と所定の曲率で湾曲した複数の横枠部材とを格子状に結合して構成された枠体と、該枠体に溶着したスキンプレートからなる鋼製セグメントを、円筒状削孔周面で組立てて構築する円筒状躯体において、
周方向に隣り合う前記鋼製セグメントを縦方向にずらせて千鳥状に配置すると共に、各鋼製セグメントの周方向端部に位置する縦枠部材同士および軸方向端部に位置する横枠部材同士をボルト接合して、
軸方向に隣り合う鋼製セグメントと周方向に隣り合う鋼製セグメントが交わって接合される部位の継手部において、上下に分断している鋼製セグメントの縦枠部材に対し、周方向に隣り合う鋼製セグメントの上下に連続する縦枠部材の途中部分が当接された構成の前記円筒状躯体を構築し、かつ、該円筒状躯体の内空にコンクリートを充填したことを特徴とする円筒構造物。 - 前記スキンプレートにコンクリートの透孔が複数開設されていることを特徴とする請求項１記載の円筒構造物。
- 前記スキンプレートに代えて網状部材を枠体に固着したことを特徴とする請求項１記載の円筒構造物。
- 複数の縦枠部材と所定の曲率で湾曲した複数の横枠部材とを格子状に結合して構成された枠体と、該枠体に溶着したスキンプレートからなる鋼製セグメントを、円筒状削孔周面に組立てて円筒状躯体を構築するに際し、周方向に隣り合う前記鋼製セグメントを縦方向にずらせて千鳥状に配置すると共に、各鋼製セグメントの周方向端部に位置する縦枠部材同士および軸方向端部に位置する横枠部材同士をボルト接合することで、軸方向に隣り合う鋼製セグメントと周方向に隣り合う鋼製セグメントが交わって接合される部位の継手部において、上下に分断している鋼製セグメントの縦枠部材に対し、周方向に隣り合う鋼製セグメントの上下に連続する縦枠部材の途中部分が当接された構成の前記円筒状躯体を構築し、その後、前記円筒状躯体の内空にコンクリートを充填することを特徴とする円筒構造物構築方法。
- 複数の縦枠部材と所定の曲率で湾曲した複数の横枠部材とを格子状に結合して構成された枠体と、該枠体に溶着したスキンプレートからなる鋼製セグメントを円筒状に組立てる構造において、周方向に隣り合う前記鋼製セグメントを縦方向にずらせて千鳥状に配置すると共に、各鋼製セグメントの周方向端部に位置する縦枠部材同士および軸方向端部に位置する横枠部材同士をボルト接合して構築し、軸方向に隣り合う鋼製セグメントと周方向に隣り合う鋼製セグメントが交わって接合される部位の継手部において、上下に分断している鋼製セグメントの縦枠部材に対し、周方向に隣り合う鋼製セグメントの上下に連続する縦枠部材の途中部分が当接された構成とすることを特徴とする円筒状躯体。
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