JP4052635B2 - 構造体および構造体の構築方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は構造体および構造体の構築工法に関する。
【0002】
【従来の技術】
エレメントにより構築される構造体が、例えば、地中に設けられる土圧壁である場合を考えると、大断面で中距離のトンネルを工事しようとする場合、従来、断面が四角形の筒状のエレメントを用いるURT工法が採用されている。
しかしながらこのURT工法は、エレメントの前端に配置したオーガにより掘削を行ない、円形の孔が掘削されるため、エレメントの四隅は孔が掘削されていない地盤部分に対して無理押しすることになり、トンネル長さは100m前後が限界となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、図10に示すように、エレメント112として、断面が円筒状の円筒部112Aと、この円筒部112Aの一側がその全長にわたって円筒部112Aの内側に窪んだ係合凹部112Bとからなるものを用いることが考えられる。
すなわち、円筒部112Aと係合凹部112Bとからなる複数の中空状のエレメント112を、構築すべきトンネルの外殻に沿って円筒部112Aを係合凹部112Bに係合させつつ地中に埋設し前記トンネルの延在方向に延在させエレメント集合体120を作ることが考えられる。
【0004】
具体的には、円形掘削機などにより発進立坑から到達立坑にわたり円形の孔を掘削すると共にその背後でエレメント112を順次継ぎ足して掘削された孔内に配設しエレメント集合体120Aを作り、次の掘削で、前記エレメント112の係合凹部112B内を通るように円形の孔を掘削すると共にその背後で先に配設されたエレメント112の係合凹部112Bに円筒部112Aを係合させながら、エレメント112を順次継ぎ足して掘削された孔内に配設しエレメント集合体120Bを作ることが考えられる。
このような工法によれば、掘削された円形の孔へのエレメント112の挿入も円滑に行なわれ、また、大きな有効桁高を確保することが可能となる。
しかしながら、各エレメント集合体120の内部にコンクリートを充填して構成された柱体の相互は、円筒部112Aと係合凹部112Bとが単に係合しているのみであるため、構築された土圧壁はその耐力に劣る不具合が考えられる。
【0005】
そこで、地中に埋設されたエレメント集合体120の延在方向とほぼ直交する方向で円筒部112Aと係合部112Bとが係合した箇所を通るように隣り合うエレメント集合体120の内部にわたってエレメント連結用棒状部材114を挿通し、エレメント集合体120相互を強固に連結することが考えられる。
しかしながら、エレメント連結用棒状部材114の挿通を、エレメント集合体120の内部から行なおうとすると、エレメント連結用棒状部材114の長さはエレメント112の内径により制限される不具合が生じ、また、エレメント集合体120の外部から行なおうとすると、構築すべき構造物の側部に広大な空間が必要となる不具合が生じる。
【0006】
また、エレメント集合体120の内部からエレメント連結用棒状部材114を、3つあるいは4つ以上の複数のエレメント集合体120の内部にわたって挿通させる場合、エレメント集合体120の延在方向とほぼ直交する方向からではなく斜め方向からエレメント連結用棒状部材114を挿通させる必要があるため、エレメント連結用棒状部材114を挿通させるための挿通孔が長孔状となり、エレメント112の強度が低下し、加工コストが嵩む不具合が生じる。
この不具合は、上記の土圧壁の場合のみならず、円筒部と係合凹部とからなる複数の中空状のエレメントにより地上に構造体を構築する場合にも同様に生じる。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、エレメントの強度を低下させることなく、また、加工コストを上昇させることなく、エレメントの内部から隣り合うエレメント相互を簡単に連結できる構造体およびその構築工法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明は、ほぼ直線状に延在するエレメント集合体と、前記エレメント集合体の内部に充填されたコンクリートとからなる複数の柱体が、それらの長さ方向を平行させて並べられ相互に連結された構造体であって、前記エレメント集合体は、円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合凹部とからなる中空状の複数のエレメントが同軸上でほぼ直線状に延在するように連結されて構成され、前記隣り合う柱体は、それら隣り合うエレメント集合体の各エレメントの係合凹部と円筒部とが係合した状態で並べられ、前記係合凹部と円筒部とが係合した箇所を貫通して隣り合う2つのエレメント集合体の内部に収容できる長さのエレメント連結用棒状部材が複数設けられ、前記柱体を構成するエレメント集合体の各エレメントの延在方向の複数箇所において前記柱体の延在方向とほぼ直交する方向で前記係合凹部と円筒部とが係合した箇所を通るよう前記エレメント連結用棒状部材が隣り合うエレメントの内部にわたって配設されていることを特徴とする。
また、本発明は、ほぼ直線状に延在するエレメント集合体と、前記エレメント集合体の内部に充填されたコンクリートとからなる複数の柱体が、それらの長さ方向を平行させて並べられ相互に連結された構造体であって、前記エレメント集合体は、円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合凹部とからなる中空状の複数のエレメントが同軸上でほぼ直線状に延在するように連結されて構成され、前記隣り合う柱体は、それら隣り合うエレメント集合体の各エレメントの係合凹部と円筒部とが係合した状態で並べられ、前記係合凹部と円筒部とが係合した箇所を貫通する長さの強度と剛性を有する連結部材が複数設けられ、前記複数の連結部材は、それぞれ前記係合した係合凹部と円筒部箇所にわたり貫通して配設され、隣り合う各エレメントの内部においてその長手方向の両端が前記連結部材に連結されてエレメント連結用棒状部材が配設され、これら隣り合うエレメントの内部の全てのエレメント連結用棒状部材は前記柱体の延在方向とほぼ直交する方向で同一直線状にあるいは同一曲線状に延在するように配置され、このように配置されたエレメント連結用棒状部材は、前記柱体を構成するエレメント集合体の各エレメントの延在方向の複数箇所を通るように設けられていることを特徴とする。
また、本発明は、円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合凹部とからなる複数の中空状のエレメントを同軸上で連結してほぼ直線状に延在するエレメント集合体を複数作り、それらエレメント集合体の係合凹部と円筒部とを係合させて複数のエレメント集合体を並べる工程と、前記エレメント集合体の延在方向とほぼ直交する方向で前記係合凹部と円筒部とが係合した箇所を通るように隣り合うエレメント集合体の内部にわたってエレメント連結用棒状部材を配設する工程と、前記エレメント集合体の内部にコンクリートを充填しエレメント集合体とコンクリートからなる柱体を形成する工程とを有する構造体の構築工法であって、前記エレメント連結用棒状部材を、前記係合凹部と円筒部とが係合した箇所を貫通して隣り合う2つのエレメント集合体の内部に収容できる長さで形成し、前記コンクリートを充填する前に、前記係合凹部と円筒部とが係合した箇所を通るように隣り合う2つのエレメント集合体の各エレメントの延在方向の複数箇所においてそれらの内部にわたり前記エレメント連結用棒状部材を挿通させて仮固定し、このようにして隣り合う2つのエレメント集合体毎に前記エレメント連結用棒状部材を挿通させ仮固定したのちエレメント集合体の内部にコンクリートを充填して柱体を形成するようにしたことを特徴とする。
また、本発明は、円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合凹部とからなる複数の中空状のエレメントを同軸上で連結してほぼ直線状に延在するエレメント集合体を複数作り、それらエレメント集合体の係合凹部と円筒部とを係合させて複数のエレメント集合体を並べる工程と、前記エレメント集合体の延在方向とほぼ直交する方向で前記係合凹部と円筒部とが係合した箇所を通るように隣り合うエレメント集合体の内部にわたってエレメント連結用棒状部材を配設する工程と、前記エレメント集合体の内部にコンクリートを充填しエレメント集合体とコンクリートからなる柱体を形成する工程とを有する構造体の構築工法であって、前記エレメント連結用棒状部材を、前記係合凹部と円筒部とが係合した箇所を貫通して隣り合う2つのエレメント集合体の内部に収容できる長さで形成し、前記コンクリートを充填する前に、前記係合凹部と円筒部とが係合した箇所を通るように隣り合う2つのエレメント集合体の各エレメントの延在方向の複数箇所においてそれらの内部にわたり前記エレメント連結用棒状部材を挿通させて仮固定し、このようにして隣り合う2つのエレメント集合体に前記エレメント連結用棒状部材を挿通させ仮固定したのち隣り合う2つのエレメント集合体のうちの一方のエレメント集合体の内部にコンクリートを充填し、前記隣り合う2つのエレメント集合体のうちの他方のエレメント集合体と、このエレメント集合体に隣り合うエレメント集合体との内部にわたり前記係合凹部と円筒部とが係合した箇所を通るように前記エレメント連結用棒状部材を挿通させ仮固定したのち前記他方のエレメント集合体の内部にコンクリートを充填し、このようにして隣り合う2つのエレメント集合体毎に前記鋼材を挿通させ仮固定したのちエレメント集合体の内部に順次コンクリートを充填して柱体を形成するようにしたことを特徴とする。
【0008】
本発明ではエレメント連結用棒状部材の長さを短縮した。
これによりエレメント連結用棒状部材の配設を簡単に行なえ、工期の短縮化を図る上で、また、コストダウンを図る上で有利となる。
また、エレメント連結用棒状部材を挿通させるための挿通孔を小径化でき、エレメントの強度ひいてはエレメント集合体、構造体の強度を確保する上でも有利となる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1(A)、(B)は本発明の第1の実施の形態に係る構造体の断面正面図を示す。
実施の形態に係る構造体10は、地上において互いに平行して水平方向に延在し相互に連結された複数の柱体12から構成されている。
各柱体12は、エレメント集合体14と、このエレメント集合体14の内部に充填されたコンクリートCにより構成され、隣り合うエレメント集合体14毎にエレメント連結用棒状部材16が貫通して配設されている。
前記各エレメント集合体14は、多数のエレメント18が同軸上に連結されることで構成され、エレメント18は、円筒部1802と、この円筒部1802の少なくとも一側が前記円筒部1802の全長にわたって円筒部1802の内側に窪んだ係合凹部1804とで中空状に形成されている。
【0011】
隣り合うエレメント集合体14相互は、一方のエレメント集合体14を構成するエレメント18の各係合凹部1804に、他方のエレメント集合体14を構成するエレメント18の各円筒部1802の一部が係合されるように配置されている。
前記エレメント連結用棒状部材16は、前記各エレメント集合体14の長手方向に間隔をおいた複数箇所に、前記柱体12の延在方向とほぼ直交する方向でエレメント18の係合凹部1804を通って各エレメント集合体14の内部間を貫通するように配設されている。
そして、これらエレメント集合体14の内部にコンクリートCが充填され、相互に連結された複数の柱体12が形成されている。
【0012】
より詳細に説明すると、エレメント18の円筒部1802は、鋼管の一側を切り欠くことで構成されている。
前記係合凹部1804は、円筒部1802の内側に配置され凹部の底部を構成する鋼板製の仕切り板1810と、仕切り板1810の両側から起立して仕切り板1810から突出する円筒部1802部分と、仕切り板1810の両側から起立して仕切り板1810から突出する円筒部1802部分に連結される鋼板製の側板1812とで構成されている。
このような構成からなる係合凹部1804に、隣に配置されるエレメント18の円筒部1802の一部が収容された状態で、円筒部1802の両端に位置する円筒部1802の縁が、隣に配置されるエレメント18の円筒部1802に当たり、仕切り板1810の外側と、隣に配置されるエレメント18の円筒部1802の外側との間に閉塞された閉塞空間1850が形成されるように構成されている。
【0013】
前記仕切り板1810に対向する円筒部1802の箇所には、エレメント連結用棒状部材16を挿通する棒材挿通孔20が周方向(上下方向)に間隔をおいて設けられ、これら棒材挿通孔20に対応して仕切り板1810にも棒材挿通孔20が互いに間隔をおいて設けられている。そして、円筒部1802と仕切り板1810とに設けられた棒材挿通孔20は、一つのエレメント18においてその長手方向に間隔をおいた複数箇所においてそれぞれ設けられている。
【0014】
次に、構造体10の構築手順を説明する。
まず、一つのエレメント集合体14Aが複数または多数のエレメント18により構築され、次に、隣のエレメント集合体14Bが複数または多数のエレメント18を用いて構築され、このように隣のエレメント集合体14C、…へと順次構築されていく。
一つのエレメント集合体14Aを構築する場合には、まず、円筒部1802と係合凹部1804とがそれぞれ連続して延在するようにエレメント18が水平方向でほぼ直線状に(同軸上に)並べられ、連結されることが行われる。なお、本発明においてほぼ直線状とは、直線状のみならず大きな曲率半径の曲線状をも含む概念である。エレメント18相互の連結は、例えば、エレメント18の長手方向の一方の端部を縮径しておき、隣り合うエレメント18の先端を前記縮径されたエレメント18の端部に嵌め込むなど、従来公知の種々の手段により行われる。
このようにエレメント集合体14Aが形成されると、円筒部1802と係合凹部1804もほぼ直線状に延在することになる。
次に、このエレメント集合体14Aに隣接してエレメント集合体14Bを形成する。
この場合、最初のエレメント集合体14Aの係合凹部1804に、今回のエレメント集合体14Bの円筒部1802の一部が収容されるように、前記と同様に複数または多数のエレメント18がほぼ直線状に並べられて連結され、エレメント集合体14Bが形成される。
【0015】
次に、隣り合うエレメント集合体14A、14B間にわたりエレメント連結用棒状部材16を配設し、仮止めする。
すなわち、エレメント集合体14Aの各エレメント18の仕切り板1810の棒材挿通孔20と、エレメント集合体14Bの各エレメント18の円筒部1802の棒材挿通孔20とにわたってエレメント連結用棒状部材16を挿通する。
前記エレメント連結用棒状部材16としては、例えば、ねじふし鉄筋やねじふし鋼棒などの鋼材や、カーボンファイバー、ケプラーなどからなる繊維補強材料を用いることができ、エレメント連結用棒状部材16は、隣り合うエレメント集合体14A、14Bの内部に収まる長さで形成しておく。すなわち、エレメント18の内部から仕切り板1810や円筒部1802の棒材挿通孔20に対して直交する方向から挿通でき、さらに、その両端が各エレメント18の内部の中間部に位置する長さで形成しておく。
【0016】
なお、エレメント連結用棒状部材16の仮止めは、例えば、図1(A)に示すように、小径部と大径部からなりそれらの中心に孔が貫設された弾性材製のブッシュ26を多数用意し、エレメント集合体14Bにおいて、小径部を円筒部1802の棒材挿通孔20に挿通し、大径部を円筒部1802の内面に当て付け、このブッシュ26にエレメント集合体14Bからエレメント集合体14Aへとエレメント連結用棒状部材16を挿通することで小径部の外周面を棒材挿通孔20に圧接させ、同時に小径部の内周面をエレメント連結用棒状部材16に圧接させ、これによりエレメント連結用棒状部材16を保持することでなされる。
あるいは、エレメント連結用棒状部材16が鋼材製の場合には、図1(B)に示すように、円筒部1802の内面に合致する形状の円筒面状の端面を有するマグネットリング28を設け、このマグネットリング28の円筒面状の端面を円筒部1802の内面に合わせ、棒材挿通孔20とマグネットリング28にエレメント集合体14Bからエレメント集合体14Aへとエレメント連結用棒状部材16を挿通し、磁力によりマグネットリング28を円筒部1802の内面に装着すると共にマグネットリング28の中心孔でエレメント連結用棒状部材16を保持することでなされる。
この他に、棒材挿通孔20に接着剤を塗布しておき、この棒材挿通孔20に挿通されるエレメント連結用棒状部材16を接着剤で保持するなど、従来公知の様々な構成を採用でき、エレメント連結用棒状部材16を仮止めする構造は図1(A)、(B)に示す構成に限定されない。
【0017】
次に、エレメント集合体14Aの内部およびエレメント集合体14A、14Bの間に形成された閉塞空間1850にコンクリートCを充填し、柱体12を形成する。
次に、前記と同様に、隣り合うエレメント集合体14B、14C間にわたりエレメント連結用棒状部材16を配設し、仮止めしたのち、エレメント集合体14Bの内部および閉塞空間1850にコンクリートCを充填し、柱体12を形成する。
なお、円筒部1802の棒材挿通孔20と仕切り板1810の棒材挿通孔20とを同軸上に設けずに、エレメント18の長手方向や上下方向にずらしておくと、エレメント連結用棒状部材16のエレメント集合体14B、14C間への挿通が、エレメント集合体14A、14B間に挿通されたエレメント連結用棒状部材16に干渉することなくより円滑になされ、棒材挿通孔20をより小径化する上で有利となる。
このようにして、隣り合うエレメント集合体14、14間にわたりエレメント連結用棒状部材16を配設し、仮止めしたのち、エレメント集合体14の内部および閉塞空間1850にコンクリートCを充填し、順次柱体12を形成していくことで構造体10が構築される。
なお、エレメント集合体14の構築を円筒部1802に係合凹部1804を係合させつつ14C、14B、14Aの順に行なってもよい。
また、ブッシュ26やマグネットリング28などを用いたエレメント連結用棒状部材16の仮止めは、仕切り壁1810側で行なってもよい。
さらに、全ての隣り合うエレメント集合体14、14毎にエレメント連結用棒状部材16を配設し、仮止めしたのち、全てのエレメント集合体14の内部および閉塞空間1850にコンクリートCを充填することも可能である。
【0018】
本実施の形態によれば、エレメント連結用棒状部材16を隣り合うエレメント集合体14、14毎に挿通するようにしたので、エレメント連結用棒状部材16の長さを短縮でき、これによりエレメント連結用棒状部材16の配設を簡単に行なうことが可能となる。
特に、エレメント連結用棒状部材16が、一つのエレメント18に対して長手方向に間隔をおいた例えば、3箇所、4箇所あるいは5箇所などの複数箇所に配設され、さらに、エレメント18自体が多数設けられることでエレメント集合体14が構成され、かつ、このエレメント集合体14が10、20、30と複数並べられるような場合、その配設箇所も多数となるため、本発明のような短縮されたエレメント連結用棒状部材16を用いて隣り合うエレメント集合体14、14毎に挿通することで、工期の大幅な短縮化が図れ、コストダウンを図る上で極めて有利となる。
また、エレメント連結用棒状部材16が短いため棒材挿通孔20を小径化してもその挿通が簡単に行なえ、したがって、棒材挿通孔20を小径化でき、エレメント18の強度ひいてはエレメント集合体14、構造体12の強度を確保する上でも有利となる。
【0019】
図2は本発明の第2の実施の形態に係る構造体の断面正面図を示す。
なお、この図2以降の各図において、本発明の主要部が明確に示されるように、仮止め構造は省略してある。
第2の実施の形態に係る構造体10では、隣り合うエレメント集合体14、14間にわたりエレメント連結用棒状部材16を配設し、仮止めしたのち、エレメント集合体14の内部および閉塞空間1850にコンクリートCを充填する前に、各エレメント連結用棒状部材16の両端に定着用のナット部材30を螺合している。
前記ナット部材30は、エレメント連結用棒状部材16よりも大きな断面を有し、本実施の形態では、ナット部材30の端部に、エレメント連結用棒状部材16よりも一層大きな外径の鍔部30Aが形成されている。
このような第2の実施の形態によれば、コンクリートCに対してナット部材30がエレメント連結用棒状部材16のアンカとして機能し、これによりエレメント連結用棒状部材16にかかる力をエレメント18(鋼管)にも分担でき、柱体12相互の連結がより強固になされ、強固な構造体10を得る上でより有利となる。
【0020】
図3は本発明の第3の実施の形態に係る構造体の断面正面図を示す。
第3の実施の形態に係る構造体10では、隣り合うエレメント集合体14A、14B間にわたりエレメント連結用棒状部材16を配設し、仮止めしたのち、エレメント集合体14Aの内部および閉塞空間1850にコンクリートCを充填し硬化させたのち、コンクリートCに埋設されたエレメント連結用棒状部材16部分にプレストレスを付与するようにしたものである。
すなわち、エレメント連結用棒状部材16にナット32を螺合し、このナット32をエレメント集合体14Bの内部において円筒部1802の壁面に、円筒面を有するワッシャ31を介して当接しておく。そして、エレメント集合体14Aの内部にコンクリートCを充填し硬化させたのち、エレメント集合体14Bの内部においてナット32を回転することで、コンクリートCに埋設されたエレメント連結用棒状部材16部分にプレストレスを付与している。
したがって、第3の実施の形態では、プレストレスを付与したのち、隣のエレメント集合体14へと順次コンクリートCを充填していき、柱体12を順次形成することになる。なお、コンクリートCの充填をエレメント集合体14B、14Aへと行なう場合には、ナット32を仕切り壁1810に当接すればよく、この場合にはワッシャ31を省略できる。
このような第3の実施の形態によれば、プレストレスを付与することでPPC(partially pre−sutress)構造とし、鋼管接合部のひび割れ幅を抑制する上で有利となる。
【0021】
図4は本発明の第4の実施の形態に係る構造体の断面正面図を示す。
第4の実施の形態は、図2に示す第2の実施の形態と、図3に示す第3の実施の形態との双方を加えたものであり、定着用のナット部材30とプレストレス付与用のナット32との双方を用いたものである。
すなわち、隣り合うエレメント集合体14A、14B間にわたりエレメント連結用棒状部材16を配設し、仮止めする。
次に、エレメント集合体14Aの内部においてエレメント連結用棒状部材16の端部に定着用のナット部材30を螺合する。また、エレメント集合体14Bの内部においてエレメント連結用棒状部材16にナット32を螺合し、端部に定着用のナット部材30を螺合する。
次に、エレメント集合体14Aの内部にコンクリートCを充填し硬化させたのち、エレメント集合体14Bの内部においてナット32を回転することで、コンクリートCに埋設されたエレメント連結用棒状部材16部分にプレストレスを付与する。
このような第4の実施の形態によれば、コンクリートCに対してナット部材30がエレメント連結用棒状部材16のアンカとして機能し、また、ナット30によりプレストレスを付与できることから、エレメント連結用棒状部材16にかかる力をエレメント18(鋼管)に分担させることができ、また、鋼管接合部のひび割れ幅を抑制する上でも有利となり、強固な構造体10を得る上でより有利となる。
【0022】
図5は本発明の第5の実施の形態に係る構造体の断面正面図を示す。
第5の実施の形態は、第3の実施の形態のプレストレス付与用のナット32を用いると共に、エレメント連結用棒状部材16の一端に第2の実施の形態の定着用のナット部材30を用い、エレメント連結用棒状部材16の他端に定着用のL字型屈曲部34を設けたものである。
このような第5の実施の形態によっても、コンクリートCに対してL字型屈曲部34がエレメント連結用棒状部材16のアンカとして機能するので、第4の実施の形態と同様な作用、効果が発揮される。
【0023】
図6(A)乃至(D)は本発明の第6の実施の形態の説明図を示す。
第6の実施の形態では、前記第1乃至第5の各実施の形態において、エレメント連結用棒状部材16を配設するに際して補強部材40を用いたものである。
前記補強部材40は、例えば、図6(C)、(D)に示すように、エレメント連結用棒状部材16が挿通できる断面が円形または矩形の筒状に形成されている。
前記補強部材40は、例えば、鋼材や合成樹脂を用いて強度と剛性を有するように形成されている。
前記補強部材40は、図6(A)、(B)に示すように、前記係合凹部1804と円筒部1802とが係合した箇所を貫通する長さで形成され、すなわち、エレメント集合体14Aの各エレメント14の仕切り板1810の棒材挿通孔20と、エレメント集合体14Bの各エレメント14の円筒部1802の棒材挿通孔20とを通る長さで形成されている。なお、補強部材40を用いる実施の形態では、棒材挿通孔20は補強部材40(あるいは補強部材40およびエレメント連結用棒状部材16)が挿通される大きさで形成されている。
そして、補強部材40は、これら仕切り板1810の棒材挿通孔20と円筒部1802の棒材挿通孔20とに挿通された状態で配設され、エレメント連結用棒状部材16がこの補強部材40を挿通して配設されている。
【0024】
第6の実施の形態において構造体10を構築する際には、隣り合うエレメント集合体14A、14B間にわたり補強部材40を配設し、仮止めし、また、この補強部材40に挿通させてエレメント連結用棒状部材16を隣り合うエレメント集合体14A、14B間にわたり配設し、仮止めする。
補強部材40の仮止めは、例えば、図6(A)に示すように、リング状の止め金具42を用いてもよく、あるいは、図6(B)に示すように、補強部材40を棒材挿通孔20に嵌合し固定するようにしてもよく、あるいは、補強部材40が鋼材製の場合にはマグネットリングを用いてもよく、あるいは、接着剤を用いるなど従来公知の様々な部材、手段が適用可能である。
また、補強部材40に対するエレメント連結用棒状部材16の仮止めは、前記実施の形態と同様に、例えば、弾性材製のブッシュ26(小径部を補強部材40に挿通して使用)、あるいはマグネットリング28、あるいは接着剤、あるいはナット32などを用いて行われる。
【0025】
この第6の実施の形態によれば、前記各第1乃至第5の実施の形態による効果に加え、隣り合うエレメント集合体14の円筒部1802と係合凹部1804とが係合する箇所を補強部材40により集中的に補強でき、すなわち、補強部材40により鋼管接合部を集中的に補強でき、構造体10の耐荷性能を効果的に向上させる上で有利となる。
【0026】
図7(A)乃至(E)は前記補強部材40の変形例を示す。
第6の実施の形態では、補強部材40の内径をエレメント連結用棒状部材16が摺動できる程度の小さい寸法で形成しておき、エレメント連結用棒状部材16を補強部材40に単に挿通させることで配設してもよく、あるいは、補強部材40の内径をエレメント連結用棒状部材16の外径よりも大きな寸法で形成しておき、エレメント集合体14へのコンクリートの充填時に、補強部材40の内周面とエレメント連結用棒状部材16の外周面との隙間にコンクリートを充填し、補強部材40とエレメント連結用棒状部材16とを一体化するようにしてもよい。また、図7(A)に示すように、補強部材40の内径をエレメント連結用棒状部材16の外径よりも大きな寸法で形成しておき、補強部材40として、外周面に多数の孔4002が貫通形成された筒状部材を用いると、エレメント集合体14へのコンクリートの充填時に、補強部材40の内周面とエレメント連結用棒状部材16の外周面との隙間に孔4002からコンクリートが充填され、補強部材40とエレメント連結用棒状部材16とを一体化する上で有利となる。
さらに、図7(B)に示すように、補強部材40として、外周面の全長にわたってリブ4004が形成された筒状部材や、図7(C)に示すように、外周面の長手方向の両端のみにリブ4004が形成された筒状部材を用いると、補強部材40とエレメント連結用棒状部材16とコンクリートCを一体化する上で有利となる。
また、同様に、図7(D)に示すように、補強部材40として、断面がV字状の鋼材や、図7(E)に示すように、断面が溝型の鋼材を使用しても、補強部材40とエレメント連結用棒状部材16とコンクリートCを一体化する上で有利となる。なお、補強部材40上に位置するエレメント連結用棒状部材16の周囲にコンクリートCを充填すると、エレメント連結用棒状部材16の防錆上有利となる。
【0027】
図8(A)、(B)は本発明の第7の実施の形態の説明図を示す。
第7の実施の形態では、エレメント連結用棒状部材16を配設するに際して連結部材44を用いる点、ならびに、隣り合うエレメント集合体14の間を連結するエレメント連結用棒状部材16を同一直線状にまたは同一曲線状になるように連続させあたかも一本の長い棒状鋼材を用いた場合と同様な構成とした点が、前記第1乃至第5の実施の形態と異なっている。
第7の実施の形態では、各エレメント18の複数箇所においてエレメント連結用棒状部材16が、前記柱体12の延在方向とほぼ直交する方向で円筒部1802と係合凹部1804とに貫通して配設されている。
より詳細には、隣り合うエレメント集合体14の係合箇所において、前記円筒部1802の部分と仕切り板1810の部分に挿通孔46が貫通形成され、前記連結部材44は、これら隣り合うエレメント集合体14の両側において円筒部1802の挿通孔46と仕切り板1810の挿通孔46にわたって延在するように配設されている。
そして、エレメント連結用棒状部材16はその長手方向の大半の部分をエレメント18の内部に位置させ、長手方向の両端を連結部材44に連結させて配設されている。したがって、エレメント連結用棒状部材16は、エレメント18の内部においてその長手方向の両端が前記連結部材44に連結されるに足る短い長さで形成されている。
【0028】
本実施の形態では、エレメント連結用棒状部材16としてねじふし鋼棒が用いられ、連結部材44として、前記ねじふし鋼棒が螺合される雌ねじが形成された筒状のカップラーが用いられ、エレメント連結用棒状部材16と連結部材44とは共に市販品が用いられている。なお、連結部材44は強度と剛性を有するように構成されていればよく、連結部材44として鋼材製のものや合成樹脂製のものを用いることができる。なお、エレメント連結用棒状部材16と連結部材44との結合構造は、上記のようなねじ結合に限定されず、従来の公知の様々な構造が適用可能であるが、上記のようなねじ結合を用いるとコストダウンを図る上で有利となる。
第7の実施の形態において構造体10を構築する際には、隣り合うエレメント集合体14A、14Bの係合箇所に連結部材44を配設し、仮止めし、また、この連結部材44にその両端を連結させてエレメント連結用棒状部材16を配設する。
連結部材44の仮止めは、第6の実施の形態と同様で、例えば、リング状の止め金具42を用いてもよく、あるいは、連結部材44を挿通孔46に嵌合し固定するようにしてもよく、あるいは、連結部材44が鋼材製の場合にはマグネットリングを用いてもよく、あるいは、接着剤を用いるなど従来公知の様々な部材、手段が適用可能である。
【0029】
そして、図8(A)に示すように、隣り合う全てのエレメント集合体14において各エレメント集合体14内部のエレメント連結用棒状部材16を、連結部材44を介して同一直線状に連結させ、あるいは、同一曲線状に連結させる。
なお、エレメント集合体14の内部および閉塞空間1850へのコンクリートCの充填は、エレメント連結用棒状部材16を配設したエレメント集合体14毎に順次コンクリートCを充填してもよく、あるいは、全てのエレメント集合体14にエレメント連結用棒状部材16を配設したのち、全てのエレメント集合体14の内部および閉塞空間1850にコンクリートCを充填するようにしてもよい。
【0030】
この第7の実施の形態によれば、第6の実施の形態と同様に、前記各第1乃至第5の実施の形態による効果に加え、隣り合うエレメント集合体14の円筒部1802と係合凹部1804とが係合する箇所を連結部材44により集中的に補強でき、すなわち、連結部材44により鋼管接合部を集中的に補強でき、構造体10の耐荷性能を効果的に向上させる上で有利となる。
また、エレメント集合体14に配設される全てのエレメント連結用棒状部材16が連結部材44を介して連結され、同一直線状に、あるいは同一曲線状に連続して延在するので、あたかも一本の長い棒状鋼材を用いた場合と同様な構成となり、構造体10の耐荷性能をより一層向上させる上で有利となる。
【0031】
図9は参考例の説明図を示す。
参考例では、エレメント集合体14相互を強固に連結するに際してエレメント連結用棒状部材16に代えてワイヤ50を用いる点、および、円筒部1802と係合凹部1804との係合箇所にワイヤ50を配設するためのワイヤ挿通部材52を用いる点が、前記第1乃至第5の実施の形態と異なっている。
参考例では、各エレメント18の複数箇所においてワイヤ50が、前記柱体12の延在方向とほぼ直交する方向で円筒部1802と係合凹部1804とに貫通して配設されている。
より詳細には、隣り合うエレメント集合体14の係合箇所において、前記円筒部1802の部分と仕切り板1810の部分に挿通孔54が貫通形成され、ワイヤ挿通部材52は、これら隣り合うエレメント集合体14の両側において円筒部1802の挿通孔54と仕切り板1810の挿通孔54にわたって延在するように配設されている。
そして、ワイヤ50は隣り合うエレメン18を全て貫通し、同一直線状に延在するように、あるいは、同一曲線状に延在するように配設されている。
【0032】
前記ワイヤ50は可撓可能な鋼材製である。
前記ワイヤ挿通部材52は、ワイヤ50を挿通できる内径で筒状に形成されており、強度と剛性を有するように鋼材製または合成樹脂製である。
参考例において構造体10を構築する際には、隣り合うエレメント集合体14A、14Bの係合箇所にワイヤ挿通部材52を配設し、また、このワイヤ挿通部材52に挿通させてワイヤ50を配設する。
前記ワイヤ挿通部材52の仮止めは、第6の実施の形態と同様で、例えば、リング状の止め金具42を用いてもよく、あるいは、ワイヤ挿通部材52を挿通孔54に嵌合し固定するようにしてもよく、あるいは、ワイヤ挿通部材52が鋼材製の場合にはマグネットリングを用いてもよく、あるいは、接着剤を用いるなど従来公知の様々な部材、手段が適用可能である。
【0033】
そして、各エレメント毎にワイヤ50を挿通していくことで隣り合う全てのエレメントにおいてワイヤ50を挿通させ、ワイヤ挿通部材52を介してワイヤ50を同一直線状に配設し、あるいは、同一曲線状に配設する。
なお、エレメント集合体14の内部および閉塞空間1850へのコンクリートCの充填は、ワイヤ50を配設したエレメント集合体14毎に順次コンクリートCを充填してもよく、あるいは、全てのエレメント集合体14にワイヤ50を配設したのち、全てのエレメント集合体14の内部および閉塞空間1850にコンクリートCを充填するようにしてもよい。
【0034】
参考例によれば、第6、第7の実施の形態と同様に、前記各第1乃至第5の実施の形態による効果に加え、隣り合うエレメント集合体14の円筒部1802と係合凹部1804とが係合する箇所をワイヤ挿通部材52により集中的に補強でき、すなわち、ワイヤ挿通部材52により鋼管接合部を集中的に補強でき、構造体10の耐荷性能を効果的に向上させる上で有利となる。
また、隣り合う全てのエレメント集合体14の各エレメント18にそれぞれワイヤ50を挿通させ、このワイヤ50を同一直線状に、あるいは同一曲線状に連続して延在させると、ワイヤ50は充填されたコンクリートCによりその動きが拘束されることから、あたかも一本の長いエレメント連結用棒状部材18を用いた場合と同様な構成となり、構造体10の耐荷性能をより一層向上させる上で有利となる。
また、ワイヤ50は可撓可能であることから、隣り合うエレメント18への挿通、配設も簡単になされ、工期を大幅に短縮する上でも極めて有利となる。
【0035】
なお、ワイヤ挿通部材52は、その内径をワイヤ50が摺動しつつ挿通できる程度の小さい寸法で形成しておき、ワイヤ50をワイヤ挿通部材52に単に挿通させることで配設してもよく、あるいは、ワイヤ挿通部材52の内径をワイヤ50の外径よりも大きな寸法で形成しておき、エレメント集合体14へのコンクリートの充填時に、ワイヤ挿通部材52の内周面とワイヤ50の外周面との隙間にコンクリートを充填し、ワイヤ挿通部材52とワイヤ50とを一体化するようにしてもよい。
また、図7(A)に示すように、ワイヤ挿通部材52の内径をワイヤ50の外径よりも大きな寸法で形成しておき、ワイヤ挿通部材52として、外周面に多数の孔4002が貫通形成された筒状部材を用いると、エレメント集合体14へのコンクリートの充填時に、ワイヤ挿通部材52の内周面とワイヤ50の外周面との隙間に孔4002からコンクリートが充填され、ワイヤ挿通部材52とワイヤ50とを一体化する上で有利となる。
さらに、図7(B)に示すように、ワイヤ挿通部材52として、外周面の全長にわたってリブ4004が形成された筒状部材や、図7(C)に示すように、外周面の長手方向の両端のみにリブ4004が形成された筒状部材を用いると、ワイヤ挿通部材52とワイヤ50とコンクリートCとを一体化する上で有利となる。
また、同様に、図7(D)に示すように、ワイヤ挿通部材52として、断面がV字状の鋼材や、図7(E)に示すように、断面が溝型の鋼材を使用しても、ワイヤ挿通部材52とワイヤ50とコンクリートCとを一体化する上で有利となる。なお、ワイヤ挿通部材52上に位置するワイヤ50の周囲にコンクリートCを充填すると、ワイヤ50の防錆上有利となる。
【0036】
また、上記の参考例では、隣り合う全てのエレメント集合体14において、ワイヤ50を同一直線状に、あるいは同一曲線状に連続して延在させるようにしたが、各エレメント18の内部においてワイヤ50を弛ませるようにしてよく、ワイヤ50を弛ませるようにしてもワイヤ50とワイヤ挿通部材52によりエレメント集合体14の連結強度を高めることができる。また、ワイヤ50を同一直線状に、あるいは同一曲線状に連続して延在させると共に、ワイヤ50に張力を付与した状態でコンクリートCを充填させれば、あるいは、コンクリートCを充填してコンクリートCの硬化後にワイヤ50に張力を付与すれば、ワイヤ50が引張材としても機能することになり、構造体10の曲げ耐力を向上する上で有利となる。
【0037】
なお、本実施の形態では、構造体10が地上に設けられた場合について説明したが、構造体10は地中に設けられる構造物、例えば土圧壁などにも無論適用される。
また、実施の形態では、柱体12が平面状に並べられた場合について説明したが、四角枠状や環状に並べられるなど、構造体10は実施の形態の形状に限定されない。
【0038】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明の構造体および構造体の構築工法によれば、エレメントの内部から簡単な作業によりエレメント集合体相互を強固に連結でき、工期の短縮化を図る上で、また、コストダウンを図る上で有利となり、さらに、エレメントの強度ひいてはエレメント集合体、構造体の強度を確保する上で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (A)、(B)は本発明の第1の実施の形態に係る構造体の断面正面図である。
【図2】 本発明の第2の実施の形態に係る構造体の断面正面図である。
【図3】 本発明の第3の実施の形態に係る構造体の断面正面図である。
【図4】 本発明の第4の実施の形態に係る構造体の断面正面図である。
【図5】 本発明の第5の実施の形態に係る構造体の断面正面図である。
【図6】 (A)乃至(D)は本発明の第6の実施の形態の説明図である。
【図7】 (A)乃至(E)は補強部材の変形例を示す図である。
【図8】 (A)、(B)は本発明の第7の実施の形態の説明図である。
【図9】 参考例の説明図である。
【図10】 土圧壁の断面正面図である。
【符号の説明】
10 構造体
12 柱体
14 エレメント集合体
16 エレメント連結用棒状部材
18 エレメント
40 補強部材
44 連結部材
Claims (12)
- ほぼ直線状に延在するエレメント集合体と、前記エレメント集合体の内部に充填されたコンクリートとからなる複数の柱体が、それらの長さ方向を平行させて並べられ相互に連結された構造体であって、
前記エレメント集合体は、円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合凹部とからなる中空状の複数のエレメントが同軸上でほぼ直線状に延在するように連結されて構成され、
前記隣り合う柱体は、それら隣り合うエレメント集合体の各エレメントの係合凹部と円筒部とが係合した状態で並べられ、
前記係合凹部と円筒部とが係合した箇所を貫通して隣り合う2つのエレメント集合体の内部に収容できる長さのエレメント連結用棒状部材が複数設けられ、
前記柱体を構成するエレメント集合体の各エレメントの延在方向の複数箇所において前記柱体の延在方向とほぼ直交する方向で前記係合凹部と円筒部とが係合した箇所を通るよう前記エレメント連結用棒状部材が隣り合うエレメントの内部にわたって配設されている、
ことを特徴とする構造体。 - 前記エレメント連結用棒状部材は、ねじふし鉄筋またはねじふし鋼棒であることを特徴とする請求項1記載の構造体。
- 前記エレメント連結用棒状部材の端部に、充填されるコンクリートに対してアンカとして機能するナット部材が螺合されていることを特徴とする請求項2記載の構造体。
- 前記充填されたコンクリートに埋設されたエレメント連結用棒状部材にプレストレスが付与されていることを特徴とする請求項1記載の構造体。
- 前記エレメント連結用棒状部材の前記係合した箇所への挿通用の強度と剛性を有する補強部材が設けられ、前記補強部材は前記係合凹部と円筒部とが係合した箇所を貫通する長さで形成され、前記補強部材は前記係合した双方の係合凹部と円筒部箇所にわたって配設され、前記エレメント連結用棒状部材は前記補強部材を介して配設されていることを特徴とする請求項1記載の構造体。
- ほぼ直線状に延在するエレメント集合体と、前記エレメント集合体の内部に充填されたコンクリートとからなる複数の柱体が、それらの長さ方向を平行させて並べられ相互に連結された構造体であって、
前記エレメント集合体は、円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合凹部とからなる中空状の複数のエレメントが同軸上でほぼ直線状に延在するように連結されて構成され、
前記隣り合う柱体は、それら隣り合うエレメント集合体の各エレメントの係合凹部と円筒部とが係合した状態で並べられ、
前記係合凹部と円筒部とが係合した箇所を貫通する長さの強度と剛性を有する連結部材が複数設けられ、
前記複数の連結部材は、それぞれ前記係合した係合凹部と円筒部箇所にわたり貫通して配設され、
隣り合う各エレメントの内部においてその長手方向の両端が前記連結部材に連結されてエレメント連結用棒状部材が配設され、これら隣り合うエレメントの内部の全てのエレメント連結用棒状部材は前記柱体の延在方向とほぼ直交する方向で同一直線状にあるいは同一曲線状に延在するように配置され、
このように配置されたエレメント連結用棒状部材は、前記柱体を構成するエレメント集合体の各エレメントの延在方向の複数箇所を通るように設けられている、
ことを特徴とする構造体。 - 前記エレメント連結用棒状部材はねじふし鋼棒であり、前記連結部材は前記ねじふし鋼棒に螺合する雌ねじが形成された筒状部材であることを特徴とする請求項6記載の構造体。
- 円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合凹部とからなる複数の中空状のエレメントを同軸上で連結してほぼ直線状に延在するエレメント集合体を複数作り、それらエレメント集合体の係合凹部と円筒部とを係合させて複数のエレメント集合体を並べる工程と、
前記エレメント集合体の延在方向とほぼ直交する方向で前記係合凹部と円筒部とが係合した箇所を通るように隣り合うエレメント集合体の内部にわたってエレメント連結用棒状部材を配設する工程と、
前記エレメント集合体の内部にコンクリートを充填しエレメント集合体とコンクリートからなる柱体を形成する工程とを有する構造体の構築工法であって、
前記エレメント連結用棒状部材を、前記係合凹部と円筒部とが係合した箇所を貫通して隣り合う2つのエレメント集合体の内部に収容できる長さで形成し、
前記コンクリートを充填する前に、前記係合凹部と円筒部とが係合した箇所を通るように隣り合う2つのエレメント集合体の各エレメントの延在方向の複数箇所においてそれらの内部にわたり前記エレメント連結用棒状部材を挿通させて仮固定し、
このようにして隣り合う2つのエレメント集合体毎に前記エレメント連結用棒状部材を挿通させ仮固定したのちエレメント集合体の内部にコンクリートを充填して柱体を形成するようにした、
ことを特徴とする構造体の構築工法。 - 円筒部と、この円筒部の少なくとも一側が前記円筒部の全長にわたって円筒部の内側に窪んだ係合凹部とからなる複数の中空状のエレメントを同軸上で連結してほぼ直線状に延在するエレメント集合体を複数作り、それらエレメント集合体の係合凹部と円筒部とを係合させて複数のエレメント集合体を並べる工程と、
前記エレメント集合体の延在方向とほぼ直交する方向で前記係合凹部と円筒部とが係合した箇所を通るように隣り合うエレメント集合体の内部にわたってエレメント連結用棒状部材を配設する工程と、
前記エレメント集合体の内部にコンクリートを充填しエレメント集合体とコンクリートからなる柱体を形成する工程とを有する構造体の構築工法であって、
前記エレメント連結用棒状部材を、前記係合凹部と円筒部とが係合した箇所を貫通して隣り合う2つのエレメント集合体の内部に収容できる長さで形成し、
前記コンクリートを充填する前に、前記係合凹部と円筒部とが係合した箇所を通るように隣り合う2つのエレメント集合体の各エレメントの延在方向の複数箇所においてそれらの内部にわたり前記エレメント連結用棒状部材を挿通させて仮固定し、
このようにして隣り合う2つのエレメント集合体に前記エレメント連結用棒状部材を挿通させ仮固定したのち隣り合う2つのエレメント集合体のうちの一方のエレメント集合体の内部にコンクリートを充填し、
前記隣り合う2つのエレメント集合体のうちの他方のエレメント集合体と、このエレメント集合体に隣り合うエレメント集合体との内部にわたり前記係合凹部と円筒部とが係合した箇所を通るように前記エレメント連結用棒状部材を挿通させ仮固定したのち前記他方のエレメント集合体の内部にコンクリートを充填し、
このようにして隣り合う2つのエレメント集合体毎に前記鋼材を挿通させ仮固定したのちエレメント集合体の内部に順次コンクリートを充填して柱体を形成するようにした、
ことを特徴とする構造体の構築工法。 - エレメント連結用棒状部材としてねじふし鉄筋またはねじふし鋼棒を用い、前記エレメント連結用棒状部材が、前記他方のエレメント集合体の内部でエレメントを構成する壁部に臨む箇所に該エレメント連結用棒状部材に螺合させてナットを配設し、前記一方のエレメント集合体にコンクリートを充填し硬化させた後、ナットを締め付けることで前記充填されたコンクリート中に埋設されたエレメント連結用棒状部材部分にプレストレスを付与するようにしたことを特徴とする請求項9記載の構造体の構築工法。
- エレメント連結用棒状部材としてねじふし鉄筋またはねじふし鋼棒を用い、前記エレメント連結用棒状部材の両端に定着用のナット部材を螺合し、前記充填されるコンクリートに対して前記ナット部材をアンカとして機能させるようにしたことを特徴とする請求項8、9または10記載の構造物の構築工法。
- 前記エレメントは、一側がその全長にわたって切り欠かれた鋼管と、前記鋼管の内部で前記切り欠かれた部分の内側に取着された仕切り板とで構成され、前記円筒部は前記鋼管の円筒部分により構成され、前記係合凹部は切り欠かれた鋼管部分と仕切り板とにより構成され、前記エレメント連結用棒状部材は、前記係合凹部に係合された鋼管部分と、この鋼管部分に臨む前記仕切り板とにわたり挿通されることを特徴とする請求項8乃至11に何れか1項記載の構造体の構築工法。
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