JP4010539B2 - Steel frame structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明に属する技術分野】
この発明は、土石流等の衝撃荷重の発生する区域における砂防ダム等に適用して好適な鋼製枠構造体に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、多数の柱材と左右方向の水平材と前後方向の奥行材とをボルト接合により連結して組み立てた立方格子状の鋼製枠を骨組みとし、鋼製枠の前後面にスクリーン材を取り付け、内部に中詰め材を充填して砂防ダム等の鋼製枠ダムを構築することが行なわれている。
【0003】
鋼製枠ダムは、コンクリート構造ダムと比較して、施工が容易で、工期が短縮され、施工費も安く済み、また、透水性がある点で優れている。さらに、細分化した各部材をボルトで結合して成り立つ構造なので、緊急性を要する箇所、あるいはコンクリート運搬の困難な箇所・地盤条件の悪い箇所・地すべり帯等の鋼製枠構造でしか設置できない箇所に砂防ダムを構築するには最適である。
しかし、鋼製枠ダムは、ボルト接合構造の鋼製枠を骨組みとするものなので、衝撃荷重に対しては強度が不十分であるとの理由により、土石流等の衝撃荷重の発生する区域に構築する砂防ダムとしては適さないと、一般に見なされている。
【0004】
このため、土石流等の衝撃荷重の発生する区域の砂防ダムとして鋼製枠ダムを構築する場合には、鋼製枠ダムの上流面に緩衝構造を設けることが必要となる。そのような緩衝構造を設けた鋼製枠ダムとして、図11に示すように、鋼製枠ダム本体31の上流面に、多孔質材料や気泡モルタルや発泡樹脂からなる緩衝壁32を設けた鋼製枠ダム30が提案されている(特開2000−144692号参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の鋼製枠ダム30では、緩衝壁32が上流面に設けられているので、鋼製枠ダム本体31の損傷を防止することができる。
しかし、鋼製枠ダム本体31の上流面に壁(緩衝壁32)を設置すると、鋼製枠ダムの特長である透水性が損なわれるという問題がある。また、多孔質材料や気泡モルタルや発泡樹脂からなる緩衝壁32は、鋼製枠を構成する柱材等の各部材と比べて大形なものとなり運搬が簡単でなく、かつ製造も簡単でないので、緊急性を要する箇所あるいは鋼製枠構造でしか設置できない箇所に構築する砂防ダムには不適当である。
【0006】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、土石流等の衝撃荷重が発生する区域に構築する砂防ダム等に適用して好適な鋼製枠構造体を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明は、多数の柱材と左右方向の水平材と前後方向の奥行材とをボルト接合により連結して組み立てた立方格子状の鋼製枠の少なくとも前後面の左右の柱材間に複数本のスクリーン材を上下に間隔をあけて水平に取り付け、内部に中詰め材を充填して構築した、前面側から土石流等の衝撃荷重を受ける場合のある鋼製枠ダムとしての鋼製枠構造体であって、
前記鋼製枠の前面側のH形鋼の柱材の前面に、柱材のフランジ面と直角な板状部を有して間隔部材として機能する柱補助材を一体に取り付け、この柱補助材の前面に緩衝材として複数本の鋼管を、鋼製枠前面を面状に覆うように、上下に間隔をあけて取り付けてなり、
前記柱補助材は、H形鋼である柱材の前面フランジに溶接固定されており、
前記鋼管の前記柱補助材への取り付け構造は、当該鋼管の両端裏面部に、上下部に取付穴を持つ取付部材を前記取付穴部分が鋼管の上下に延出する態様で固定し、前記取付部材を前記取付穴に通したボルトで柱補助材に取り付けた構造であることを特徴とする。
【0008】
請求項2は、請求項1の鋼製枠構造体における柱補助材がT形断面部材であり、そのT形の縦部がH形鋼である柱材の前面フランジに溶接固定されていることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を河川の上流域に設置する砂防ダムとして適用した一実施形態を図1〜図10を参照して説明する。
図8は本発明を適用して構築した砂防ダム21の概略正面図(河川の上流側から見た図)、図9は概略断面図(左側が上流)である。図10はこの砂防ダム21を構成する鋼製枠13を模式的に示した斜視図、図1はこの鋼製枠13を構成する1つ箱枠6の詳細構造を示した斜視図、図2は図1の正面図、図3は図2のA−A断面図である。なお、図1〜図3に示した箱枠6は、図9の最上段の箱枠6であって、後述する緩衝構造15を備えたものである。
これらの図に示すように、鋼製枠13は、前後に設けた例えばH形鋼による柱材1、2の上部間および下部間をそれぞれ例えば溝形鋼による奥行材3で連結し、左右の柱材1、1(または2、2)の上部間および下部間をそれぞれ例えば溝形鋼による水平材5で連結し、前後の柱材1、2の上下部間を例えば溝形鋼または山形鋼のブレース7で斜めに連結して箱枠6を形成するとともに、このような箱枠6を、図10のように必要に応じて左右前後上下に連続形成して組み立てられる。そして、鋼製枠13の少なくとも前後面の左右の柱材1、1(または2、2)間に複数本のスクリーン材9を上下に間隔をあけて水平に取り付け、また、適宜の段階で鋼製枠13の内部に中詰め材を充填し、最上段の上面に蓋スクリーン材(図示略)を設けて、砂防ダムを構築する。なお、各部材の連結構造の詳細は省略するが、いずれもボルト接合(ボルト・ナットによる接合)である。また、図示のスクリーン材9は、軽量溝形鋼であり、H形鋼である柱材1、2の外側フランジの内側面にボルト20とナットで固定している。
【0011】
本発明では、鋼製枠13の前面(上流面)に必要に応じて前述の緩衝構造15を設ける。この緩衝構造15は、図5〜図7にも詳細を示すように、H形鋼である前面側の柱材1の前面側フランジ面1aにT形断面をなす柱補助材14のT形の縦部14aを溶接し、その柱補助材14の前面部14bの前面に、複数本の鋼管例えば角形鋼管16を上下に間隔をあけてボルトで取り付けた構成である。
【0012】
上記の角形鋼管16の柱補助材14への具体的な取り付け構造を説明すると、角形鋼管16の両端の裏面に、折り曲げ部18aを有してL形をなす取付部材18を溶接固定し、この取付部材18の折り曲げ部18aを柱補助材14のフランジ14bの縁部に突き当て、ボルト19で柱補助材14の前面部14bに固定している。
このように、取付部材18がL形をなしているので、このL形の折り曲げ部18aが柱補助材14に取り付ける際のガイドとなり、取り付けの作業性が良好である。但し、折り曲げ部18aのない単なるフラットな取付部材を用いることもできる。
【0013】
上記の砂防ダム21において、上流側で土石流が発生して当該砂防ダムに土石流が押し寄せた時、土石流は緩衝構造15を構成する角形鋼管16に衝突し、この角形鋼管16により衝撃が吸収される。この場合、中空断面である角形鋼管16は、土石流が衝突した時凹み変形をするので、局部変形をきたす形鋼類と比べて衝撃緩和作用が大きい。したがって、角形鋼管16が土石流の衝撃を有効に吸収して、鋼製枠13のボルト接合部に作用する衝撃を緩和し、鋼製枠13自体が破損することを防止できる。これにより、土石流等の衝撃荷重の発生する区域においても、鋼製枠による砂防ダム等を構築することが可能となる。
また、角形鋼管16は柱補助材14を介して柱材1に固定されており、角形鋼管16と鋼製枠本体13との間に空間(柱補助材14の縦部14aの部分に対応する空間ないし間隙)が形成されているので、この空間が角形鋼管16に衝撃荷重が加わって角形鋼管16が変形する時の変形を許容する空間となり、この点でも衝撃緩和作用が有効に確保される。また、空間があることで、衝撃荷重による角形鋼管16の変形状況が残され、衝撃荷重の鋼製枠本体13への影響(変形・破損等)の調査を容易かつ明瞭に行うことができる。
また、角形鋼管16を上下に間隔をあけて水平に配置した構造であるから、モルタル等による緩衝壁を設けた従来構造と異なり、鋼製枠ダムの特徴である高い透水性を確保することができる。
また、角形鋼管16を柱補助材14に固定するボルト19の部分が、上下に隣接する角形鋼管16間の奥まった部分にあるので、巨礫がボルト19に直接衝突する恐れは少なく、ボルト19の破損を防止することができる。
また、スクリーン材9と緩衝材(角形鋼管16)とが同一の水平方向に設けられているので、縦のスクリーン材に対して横の緩衝材を設けた場合の煩雑な外観と比べてシンプルな外観を呈し、景観に優れたものとなっている。
【0014】
なお、実施形態では緩衝材として角形鋼管を用いているので、取付部構造や取付作業や取り扱い性その他の点で適切であるが、丸鋼管を用いることも可能である。この場合、取付部材18は丸鋼管にフレア溶接して固定するとよい。
また、緩衝構造15は必ずしも上流面の全ての箱枠に設ける必要はなく、一部のものに設けてもよい。
また、本発明は、砂防ダムに適用して好適であるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、河川および海岸の護岸等にも適用することができる。要するに、前面側から土石流等の衝撃荷重を受ける場合のある箇所に設置する鋼製枠構造体に適用可能である。
【0015】
【発明の効果】
本発明の鋼製枠構造体によれば、次のような効果が得られる。
(1)中空断面である鋼管は、局部変形をきたす形鋼類と比べて、凹み変形による衝撃緩和作用が大きいので、土石流が衝突した時、その衝撃を有効に吸収して、鋼製枠のボルト接合部に作用する衝撃を緩和し、鋼製枠自体が破損することを防止できる。これにより、土石流等の衝撃荷重の発生する区域においても、鋼製枠による砂防ダム等を構築することが可能となる。
(2)鋼管と鋼製枠本体との間に柱補助材による空間が形成されているので、この空間が、鋼管に衝撃荷重が加わって鋼管が変形する時の変形を許容する空間となり、この点でも衝撃緩和作用が有効に確保される。また、この空間により鋼管の変形状況が残されるので、鋼管の変形に基づいて鋼管に加わった衝撃荷重等を推測することができ、土石流の鋼製枠本体への影響(変形・破損等)の調査を容易かつ明瞭に行うことができる。
(3)複数本の鋼管を間隔をあけて配置した緩衝構造であるから、モルタル等による緩衝壁を設けた従来構造と異なり、鋼製枠ダムの特徴である高い透水性を確保することができる。
(4)スクリーン材と緩衝材(鋼管)とが同一の水平方向に設けられているので、シンプルな外観を呈し、景観に優れている。
(5)また、鋼管を柱補助材に固定するボルト接合部が、上下に隣接する鋼管間の奥まった部分にあり、このボルト接合部に巨礫が直接衝突する恐れは少ないので、ボルト接合部の破損の恐れは少ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の鋼製枠構造体の鋼製枠を構成する一部の箱枠を示すもので、緩衝構造を備えた箱枠の斜視図である。
【図2】図1の正面図(河川の上流側から見た図)である。
【図3】図2のA−A断面図である。
【図4】図1における緩衝構造部分のみを示した一部切り欠き斜視図である。
【図5】図3の要部拡大図である。
【図6】図5の左側面図(河川の上流側から見た図)である。
【図7】図6のB−B断面図である。
【図8】本発明の一実施形態である鋼製枠構造体を用いた砂防ダムの模式的な正面図(河川の上流側から見た図)である。
【図9】図8の拡大断面図である。
【図10】上記鋼製枠構造体における鋼製枠を模式的に示した斜視図である。
【図11】緩衝壁を用いた従来の鋼製枠ダムの一例を模式的に示す側面図である。
【符号の説明】
1 (前面側の)柱材
2 (後面側の)柱材
3 奥行梁
5 水平材
6 箱枠
7 ブレース
9 スクリーン材
13 鋼製枠
14 柱補助材
14b 前面部
15 緩衝構造
16 角形鋼管(鋼管)
18 取付部材
18a 折り曲げ部
19、20 ボルト
21 砂防ダム(鋼製枠構造体)[0001]
[Technical field belonging to the invention]
The present invention relates to a steel frame structure suitable for application to a sabo dam or the like in an area where an impact load such as a debris flow occurs.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a cubic lattice-shaped steel frame assembled by connecting a large number of column members, horizontal materials in the left-right direction and depth materials in the front-rear direction by bolt joints, and a screen material on the front and rear surfaces of the steel frame Installation and filling of the inside filling material to construct a steel frame dam such as a sabo dam.
[0003]
Steel frame dams are superior to concrete structure dams in that they are easy to construct, have a shorter construction period, are less expensive to construct, and are water permeable. In addition, it is a structure that consists of subdivided members connected with bolts, so it can be installed only in places that require urgency, places that are difficult to transport concrete, places that have poor ground conditions, and steel frame structures such as landslide belts It is ideal for building a sabo dam.
However, the steel frame dam is constructed in the area where impact load such as debris flow occurs because the steel frame dam is constructed with a steel frame of bolted connection structure, because the strength is insufficient for impact load. It is generally regarded as not suitable as a sabo dam.
[0004]
For this reason, when a steel frame dam is constructed as a sabo dam in an area where an impact load such as debris flow occurs, it is necessary to provide a buffer structure on the upstream surface of the steel frame dam. As a steel frame dam provided with such a buffer structure, as shown in FIG. 11, steel provided with a
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional
However, when a wall (buffer wall 32) is installed on the upstream surface of the steel frame dam
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a steel frame structure suitable for application to a sabo dam constructed in an area where an impact load such as a debris flow occurs.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention for solving the above-mentioned problems is that the left and right columns of at least the front and rear surfaces of a cubic lattice-shaped steel frame assembled by connecting a large number of column members, horizontal members in the left and right direction and depth members in the front and rear direction by bolt joining. As a steel frame dam that can be subjected to impact loads such as debris flow from the front side, which is constructed by installing multiple screen materials horizontally with vertical spacing between materials and filling the inside with filling materials . A steel frame structure,
A column auxiliary member having a plate-like portion perpendicular to the flange surface of the column member and functioning as a spacing member is integrally attached to the front surface of the H-shaped steel column member on the front side of the steel frame. a plurality of steel pipes as a buffer material to the front, to cover the front steel frame in a plane, is attached at intervals in the vertical becomes of
The column auxiliary material is fixed by welding to the front flange of the column material that is H-shaped steel,
The mounting structure of the steel pipe to the column auxiliary material is such that the mounting member having mounting holes on the upper and lower parts is fixed to the back surfaces of both ends of the steel pipe in such a manner that the mounting hole part extends up and down the steel pipe, and the mounting The structure is characterized in that the member is attached to the column auxiliary member with a bolt passing through the attachment hole .
[0008]
According to a second aspect of the present invention, the column auxiliary member in the steel frame structure of the first aspect is a T-shaped cross-section member, and the T-shaped vertical portion is welded and fixed to the front flange of the column member made of H-shaped steel. It is characterized by.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied as a sabo dam installed in an upstream area of a river will be described with reference to FIGS.
FIG. 8 is a schematic front view of the
As shown in these drawings, the
[0011]
In the present invention, the
[0012]
The specific mounting structure of the
Thus, since the
[0013]
In the
Further, the
In addition, since the
In addition, since the portion of the
Moreover, since the
[0014]
In the embodiment, since a square steel pipe is used as the buffer material, it is appropriate in terms of the mounting portion structure, mounting work, handleability, and the like, but a round steel pipe can also be used. In this case, the
Moreover, the
Moreover, although this invention is suitable for application to a sabo dam, it is not necessarily limited to this, For example, it can be applied also to a river, a coastal revetment, etc. In short, the present invention can be applied to a steel frame structure that is installed in a place where an impact load such as a debris flow may be received from the front side .
[0015]
【The invention's effect】
According to the steel frame structure of the present invention , the following effects can be obtained.
(1) Steel pipes with a hollow cross-section have a greater impact mitigating action due to dent deformation than steels that cause local deformation. Therefore, when a debris flow collides, the steel pipe effectively absorbs the impact, The impact acting on the bolt joint can be mitigated and the steel frame itself can be prevented from being damaged. As a result, it is possible to construct a sabo dam using a steel frame even in an area where an impact load such as a debris flow occurs.
(2) Since a space by the column auxiliary material is formed between the steel pipe and the steel frame main body, this space becomes a space that allows deformation when the steel pipe is deformed by an impact load applied to the steel pipe. Even in this respect, the impact relaxation action is effectively secured. Moreover, since the deformation state of the steel pipe is left in this space, it is possible to estimate the impact load applied to the steel pipe based on the deformation of the steel pipe, and the influence (deformation, breakage, etc.) of the debris flow on the steel frame body The survey can be done easily and clearly.
(3) Since it is a buffer structure in which a plurality of steel pipes are arranged at intervals, unlike the conventional structure in which a buffer wall made of mortar or the like is provided, it is possible to ensure high water permeability, which is a feature of a steel frame dam. .
(4) Since the screen material and the buffer material (steel pipe) are provided in the same horizontal direction, it has a simple appearance and is excellent in scenery.
(5) In addition, there is a bolt joint part for fixing the steel pipe to the column auxiliary material in the deepened part between the steel pipes adjacent to each other vertically, and there is little possibility that boulders directly collide with this bolt joint part. There is little risk of damage.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a box frame provided with a buffer structure, showing a part of the box frame constituting a steel frame of a steel frame structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of FIG. 1 (viewed from the upstream side of a river).
3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
4 is a partially cutaway perspective view showing only the buffer structure portion in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is an enlarged view of a main part of FIG. 3;
6 is a left side view of FIG. 5 (viewed from the upstream side of the river).
7 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
FIG. 8 is a schematic front view (seen from the upstream side of a river) of a sabo dam using a steel frame structure according to an embodiment of the present invention.
9 is an enlarged cross-sectional view of FIG.
FIG. 10 is a perspective view schematically showing a steel frame in the steel frame structure.
FIG. 11 is a side view schematically showing an example of a conventional steel frame dam using a buffer wall.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 (front side) pillar material 2 (back side)
18 Mounting
Claims (2)
前記鋼製枠の前面側のH形鋼の柱材の前面に、柱材のフランジ面と直角な板状部を有して間隔部材として機能する柱補助材を一体に取り付け、この柱補助材の前面に緩衝材として複数本の鋼管を、鋼製枠前面を面状に覆うように、上下に間隔をあけて取り付けてなり、
前記柱補助材は、H形鋼である柱材の前面フランジに溶接固定されており、
前記鋼管の前記柱補助材への取り付け構造は、当該鋼管の両端裏面部に、上下部に取付穴を持つ取付部材を前記取付穴部分が鋼管の上下に延出する態様で固定し、前記取付部材を前記取付穴に通したボルトで柱補助材に取り付けた構造であることを特徴とする鋼製枠構造体。A plurality of screen materials are placed between the left and right column members of at least the front and rear surfaces of a cubic lattice-shaped steel frame assembled by connecting a large number of column members, horizontal members in the left and right direction, and depth members in the front and rear direction by bolt joining. It is a steel frame structure as a steel frame dam that is installed horizontally with a gap in the vertical direction and filled with filling material inside, which may receive impact loads such as debris flow from the front side ,
A column auxiliary member having a plate-like portion perpendicular to the flange surface of the column member and functioning as a spacing member is integrally attached to the front surface of the H-shaped steel column member on the front side of the steel frame. a plurality of steel pipes as a buffer material to the front, to cover the front steel frame in a plane, is attached at intervals in the vertical becomes of
The column auxiliary material is fixed by welding to the front flange of the column material that is H-shaped steel,
The mounting structure of the steel pipe to the column auxiliary material is such that the mounting member having mounting holes on the upper and lower parts is fixed to the back surfaces of both ends of the steel pipe in such a manner that the mounting hole part extends up and down the steel pipe, and the mounting A steel frame structure having a structure in which a member is attached to a column auxiliary member with a bolt passing through the attachment hole .
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