JP4113110B2 - コンクリートタワー - Google Patents

Description

本願発明は、フーチング基礎の上方にコンクリート製のタワー本体が構築されてなるコンクリートタワーに関するものである。

従来より、放送用タワーや風力発電用風車における支持タワー等のような比較的背の高いタワーにおいては、鋼製のタワーが多く用いられているが、「特許文献１」や「特許文献２」に記載されているように、コンクリート製のタワーも提案されている。

特開２０００−２８３０１９号公報 特開２００２−１２２０６６号公報

このようなコンクリートタワーを採用すれば、剛性を高めることができるだけでなく、耐食性を高めることができるので、これを海岸付近等に設置した場合においてもメンテナンスを容易化することができる。

このコンクリートタワーにおいては、フーチング基礎の上方にコンクリート製のタワー本体が構築されることとなるが、上記「特許文献１」や「特許文献２」に記載されているように、そのタワー本体を、筒状に形成された複数のプレキャストセグメントを鉛直方向に積み重ねることにより構成すれば、施工管理の簡素化および工期短縮を図ることができる。

しかしながら、上記「特許文献１」および「特許文献２」に記載されたコンクリートタワーにおいては、そのタワー本体を構成する複数のプレキャストセグメント相互間にプレストレスを導入するための複数のＰＣ（すなわちプレストレストコンクリート）鋼材が、内ケーブル構造として配置されているので、次のような問題がある。

すなわち、タワー本体を構築する際、１つのプレキャストセグメントを設置したとき、これに伴って配置すべき複数のＰＣ鋼材の接合作業をすべて完了させなければ、次のプレキャストセグメントを設置することができないので、作業効率が良くない、という問題がある。

また、ＰＣ鋼材がプレキャストセグメントの部材断面内に配置されることとなるので、ＰＣ鋼材の保守点検が困難である、という問題がある。

さらに、タワー解体時にも、ＰＣ鋼材の破断や突出等の可能性があるので、作業安全面に細心の注意を払う必要があり、解体作業をスムーズに行うことができない、という問題がある。

本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、タワー構築の作業効率を高めることができるとともに、ＰＣ鋼材の保守点検を容易かつ確実に行うことができ、かつ解体時の作業性も高めることができるコンクリートタワーを提供することを目的とするものである。

本願発明は、プレキャスト構造を採用した上で、その際必要となるプレストレスの導入を所定の外ケーブル構造により行う構成とすることにより、上記目的達成を図るようにしたものである。

すなわち、本願発明に係るコンクリートタワーは、
フーチング基礎の上方にコンクリート製のタワー本体が構築されてなり、風力発電用風車における支持タワーとして構成されたコンクリートタワーにおいて、
上記タワー本体が、筒状に形成された複数のプレキャストセグメントを鉛直方向に積み重ねることにより構成されており、
これら複数のプレキャストセグメントのうち中間部に位置する所定のプレキャストセグメントが、下端面から上端面へ向けて断面サイズが徐々に小さくなるように形成された径変化筒状部材で構成されており、
この径変化筒状部材の下方に位置する複数のプレキャストセグメントが、断面サイズ同一の大径筒状部材で構成されるとともに、この径変化筒状部材の上方に位置する複数のプレキャストセグメントが、断面サイズ同一の小径筒状部材で構成されており、
上記複数のプレキャストセグメント相互間にプレストレスを導入するための複数のＰＣ鋼材が、上記タワー本体の内部空間に外ケーブル構造を構成するようにして配置されており、
上記外ケーブル構造が、上下方向に区分けされた複数の区間の各々に配置されており、
これら各区間の外ケーブル構造に対応するようにして、上記複数のプレキャストセグメントのうち所定の段数間隔をおいた位置にある複数のプレキャストセグメントの各々の内周面に、上記複数のＰＣ鋼材を定着するための定着用突起部が形成されており、
これら各定着用突起部に、該定着用突起部に定着される上記ＰＣ鋼材の本数よりも多い個数のＰＣ鋼材挿通孔が形成されており、
上記径変化筒状部材で構成されたプレキャストセグメントの内周面に、該内周面に沿って上記複数のＰＣ鋼材を配置するための偏向用突起部が形成されており、
上記各区間の外ケーブル構造を構成する上記複数のＰＣ鋼材の本数が、該区間の位置が上方になるに従って徐々に少なくなるように設定されている、ことを特徴とするものである。

上記各「プレキャストセグメント」は、筒状に形成されたものであれば、その断面形状は特に限定されるものではない。

上記構成に示すように、本願発明に係るコンクリートタワーは、そのタワー本体が、筒状に形成された複数のプレキャストセグメントを鉛直方向に積み重ねることにより構成されているが、これらプレキャストセグメント相互間にプレストレスを導入するための複数のＰＣ鋼材が、タワー本体の内部空間に外ケーブル構造を構成するようにして配置されているので、これらＰＣ鋼材の配置および緊張と、次のプレキャストセグメントの設置とを並行して行うことができる。そしてこれにより、タワー構築の作業工程に重大なクリティカルパスを発生させないようにして、その工期短縮を図ることができる。

また、このような外ケーブル構造の採用により、ＰＣ鋼材はプレキャストセグメントの部材断面外に配置されることとなるので、ＰＣ鋼材の保守点検を容易かつ確実に行うことができる。その際、ＰＣ鋼材はタワー本体の内部空間に配置されているので、耐食性を十分に確保することができる。

さらに、タワー解体時にも、ＰＣ鋼材を予め撤去することができるので、その破断や突出等のおそれをなくすことができ、したがって解体作業を安全かつスムーズに行うことができる。

このように本願発明によれば、タワー構築の作業効率を高めることができるとともに、ＰＣ鋼材の保守点検を容易かつ確実に行うことができ、かつ解体時の作業性も高めることができる。

しかも、本願発明に係るコンクリートタワーは、複数のプレキャストセグメントのうち所定の段数間隔をおいた位置にある複数のプレキャストセグメントの各々の内周面に、複数のＰＣ鋼材を定着するための定着用突起部が形成された構成となっているので、数個のプレキャストセグメントに対するプレストレスの導入を一括して行うことができる。

その際、各定着用突起部には複数のＰＣ鋼材挿通孔が形成されており、この定着用突起部が、該定着用突起部に定着されるＰＣ鋼材の本数よりも多い個数のＰＣ鋼材挿通孔が形成された構成となっており、タワー完成後においてもＰＣ鋼材を追加配置することが可能となるので、タワーの構造耐力を必要に応じて容易に増大させることができる。そしてこれにより、タワーに付設される機材等の変更により荷重が増大した場合、あるいは構造設計基準値の改訂などより設計的に耐力増大が必要な場合等においても、容易にこれに対応することができる。

また、本願発明に係るコンクリートタワーは、タワー本体を構成する複数のプレキャストセグメントのうち中間部に位置する所定のプレキャストセグメントが、その下端面から上端面へ向けて断面サイズが徐々に小さくなるように形成された径変化筒状部材で構成されており、この径変化筒状部材の下方に位置する複数のプレキャストセグメントが、断面サイズ同一の大径筒状部材で構成されるとともに、この径変化筒状部材の上方に位置する複数のプレキャストセグメントが、断面サイズ同一の小径筒状部材で構成されているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、タワー本体は、その上部に位置する部分ほど断面力が小さくなるので、その断面サイズは上端面に近づくに従って小さくすることが好ましい。その際、タワー本体の断面サイズを漸次縮小させようとすると、プレキャストセグメントのサイズが１つ１つ異なったものとなるので、これらを製作するための型枠が数多く必要になったりあるいは複雑な構造の型枠が必要になったりする。

これに対し、断面サイズ同一の大径筒状部材で構成された複数のプレキャストセグメントと、断面サイズ同一の小径筒状部材で構成された複数のプレキャストセグメントとの間に、径変化筒状部材で構成されたプレキャストセグメントが配置された構成とすれば、多くのプレキャストセグメントを同じ型枠設備で製作することができるので、施工コスト低減および工期短縮を図ることができる。

なお、この径変化筒状部材で構成されたプレキャストセグメントは、タワー本体の中間部の１箇所にのみ配置されるようにしてもよいし、その複数箇所に配置されるようにしてもよい。

さらに、本願発明に係るコンクリートタワーは、この径変化筒状部材で構成されたプレキャストセグメントの内周面に、該内周面に沿って複数のＰＣ鋼材を配置するための偏向用突起部が形成された構成となっているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、外ケーブル構造において、プレストレスの導入を効果的に行うためには、ＰＣ鋼材をタワー本体の内周面近傍に配置することが好ましいが、これを実現するためには、径変化筒状部材で構成されたプレキャストセグメントの部分においては、ＰＣ鋼材を偏向させるようにして配置する必要がある。そこで、径変化筒状部材で構成されたプレキャストセグメントの内周面に、該内周面に沿って偏向用突起部が形成された構成とすれば、ＰＣ鋼材をタワー本体の内周面近傍に配置することができる。その際、外ケーブル構造においては、ＰＣ鋼材としてＰＣケーブルが用いられるので、ＰＣ鋼材を部分的に曲線状に配置することも容易に可能となる。

この場合において、径変化筒状部材で構成されたプレキャストセグメントの上端近傍部位には、プレストレスの導入により径方向外向きの力が作用することとなる。そこで、このプレキャストセグメントの上端近傍部位に、周方向に延びる補強鋼材が配置された構成とすれば、プレストレスの導入により発生する径方向外向きの力に対して効果的に抵抗させることができる。ここで「補強鋼材」としては、例えば鉄筋やＰＣ鋼材等が採用可能である。

上記構成において、フーチング基礎とタワー本体との間に筒状のタワー基端部材が介設された構成とし、このタワー基端部材とフーチング基礎と間に内ケーブル構造によるプレストレスが導入されるとともに、このタワー基端部材とタワー本体との間に外ケーブル構造によるプレストレスが導入された構成とすれば、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、フーチング基礎は一般に場所打ちコンクリートで構成されるので、このフーチング基礎とタワー基端部材との間におけるプレストレスの導入を内ケーブル構造により行うようにすれば、プレストレスの導入作業を容易に行うことができる。また、タワー基端部材とタワー本体との間におけるプレストレスの導入を外ケーブル構造により行うようにすれば、このタワー基端部材を、タワー本体を構成する各プレキャストセグメントと同様に取り扱うことができる。

その際、タワー基端部材をタワー本体よりも大径に形成しておき、上記内ケーブル構造を構成する複数のＰＣ鋼材の上端部を、タワー本体の外部空間においてタワー基端部材の上端面に定着するようにすれば、タワー基端部材に関係する内ケーブル構造および外ケーブル構造を互いに干渉させることなく配置することができる。

この場合において、タワー基端部材は、筒状のプレキャスト部材として構成することも可能であるが、これを場所打ちコンクリートで構成するようにすれば、クレーン等の重機を必要とすることなく、タワー基端部材の設置および該タワー基端部材とフーチング基礎との間におけるプレストレスの導入を容易に行うことができる。

以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。

図１は、本願発明の一実施形態に係るコンクリートタワーを示す正面図であり、図２は、その側断面図である。また、図３〜６は、コンクリートタワーを構築する際の各工程を示す図である。さらに、図７は、図３（ｃ）の要部詳細図であり、図８は、図５の要部詳細図である。そして、図９は、図２のIX-IX 線断面詳細図であり、図１０（ａ）は、図２のXa-Xa 線断面詳細図であり、図１０（ｂ）は、図２のXb-Xb 線断面詳細図であり、図１１（ｃ）は、図２のXIc-XIc 線断面詳細図であり、図１１（ｄ）は、図２のXId-XId 線断面詳細図である。

これらの図に示すように、本実施形態に係るコンクリートタワー１０は、風力発電用風車１００における支持タワーであって、その全高は６０ｍ程度の値に設定されている。このコンクリートタワー１０は、フーチング基礎１２の上方に、コンクリート製のタワー本体１４が、コンクリート製のタワー基端部材１６を介して構築された構成となっている。そして、このコンクリートタワー１０におけるタワー本体１４の上端部に、翼５２および発電機本体５４からなる風力発電機５０が設置されることにより、風力発電用風車１００が構成されるようになっている。

フーチング基礎１２は、十字状の脚部を有する鉄筋コンクリート製の部材であって、その中心部上端面１２ａを地表面から露出させるようにして地盤２に埋設されている。

タワー本体１４は、２段ロケット型の段違い円筒状部材として構成されている。すなわち、このタワー本体１４は、その下部領域１４Ａが大径部として構成されており、その上部領域１４Ｂが小径部として構成されており、これら下部領域１４Ａおよび上部領域１４Ｂ間の中間領域１４Ｃが径変化部として構成されており、その基本肉厚は全高にわたって２５０ｍｍ程度の値に設定されている。

下部領域１４Ａは、１０個のプレキャストセグメント２２を鉛直方向に積み重ねることにより構成されている。これら各プレキャストセグメント２２は、断面サイズ同一の大径筒状部材で構成されており、その高さは２．２ｍ程度の値に設定されており、その内径は３ｍ程度の値に設定されている。

上部領域１４Ｂは、１２個のプレキャストセグメント２４を鉛直方向に積み重ねることにより構成されている。これら各プレキャストセグメント２４は、断面サイズ同一の小径筒状部材で構成されており、その高さは２．４ｍ程度の値に設定されており、その内径は２．５ｍ程度の値に設定されている。ただし、上部領域１４Ｂの最上段に位置するプレキャストセグメント２４については、その高さが１．９ｍ程度の値に設定されている。

中間領域１４Ｃは、１個のプレキャストセグメント２６で構成されている。このプレキャストセグメント２６は、その下端面から上端面へ向けて断面サイズが徐々に小さくなるように形成された径変化筒状部材で構成されており、その高さは２．４ｍ程度の値に設定されており、その内径は、下端面において３ｍ程度、上端面において２．５ｍ程度の値に設定されている。

このタワー本体１４の内部空間には、複数のプレキャストセグメント２２、２４、２６相互間にプレストレスを導入するための複数のＰＣ鋼材３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅが、５つの区間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５において、外ケーブル構造を構成するようにして配置されている。なお、これについては後述する。

下部領域１４Ａを構成する１０個のプレキャストセグメント２２のうち、下から４段目および９段目に位置するプレキャストセグメント２２には、その内周面の下端部にリング状の定着用突起部２２ａが形成されている。また、上部領域１４Ｂを構成する１２個のプレキャストセグメント２４のうち、下から２段目、７段目および最上段に位置するプレキャストセグメント２４には、その内周面の下端部にリング状の定着用突起部２４ａが形成されている。さらに、中間領域１４Ｃを構成するプレキャストセグメント２６には、その内周面の下端部および上端部にリング状の偏向用突起部２６ａ、２６ｂが形成されている。

タワー基端部材１６は、場所打ちコンクリートで構成されており、このタワー基端部材１６とフーチング基礎１２と間には、内ケーブル構造によるプレストレスが導入されている。このタワー基端部材１６は、タワー本体１４の下部領域１４Ａよりも大径に形成されており、内ケーブル構造を構成する複数のＰＣ鋼材３４の上端部が、タワー本体１４の外部空間においてタワー基端部材１６の上端面１６ａに定着具６２を用いて定着されている。これら各ＰＣ鋼材３４は、ＰＣ鋼棒で構成されている。

また、このタワー基端部材１６とタワー本体１４との間には、後述する外ケーブル構造によるプレストレスが導入されている。これを実現するため、タワー基端部材１６の上部領域は、その上端面１６ａへ向けて肉厚が徐々に増大するように形成されており、その内周面の上端部にはリング状の定着用突起部１６ｂが形成されている。

なお、このタワー基端部材１６の下部領域には、縦長のマンホール１６ｃが形成されている。

次に、タワー本体１４の内部空間に配置された外ケーブル構造について詳細に説明する。

図３（ｃ）および図９に示すように、タワー基端部材１６の定着用突起部１６ｂと、タワー本体１４の下部領域１４Ａにおいて下から４段目に位置するプレキャストセグメント２２の定着用突起部２２ａとの間の区間Ｓ１には、３０本のＰＣ鋼材３２Ａが配置されている。これら各ＰＣ鋼材３２Ａは、ＰＣケーブルで構成されており、その両端部が両定着用突起部１６ｂ、２２ａに定着具６４を用いて定着されている。

図４および図１０（ａ）に示すように、タワー本体１４の下部領域１４Ａにおいて下から４段目に位置するプレキャストセグメント２２の定着用突起部２２ａと、その９段目に位置するプレキャストセグメント２２の定着用突起部２２ａとの間の区間Ｓ２には、２６本のＰＣ鋼材３２Ｂが配置されている。これら各ＰＣ鋼材３２Ｂは、ＰＣケーブルで構成されており、その両端部が両定着用突起部２２ａ、２２ａに定着具６４を用いて定着されている。

図５および図１０（ｂ）に示すように、タワー本体１４の下部領域１４Ａにおいて下から９段目に位置するプレキャストセグメント２２の定着用突起部２２ａと、その上部領域１４Ｂにおいて下から２段目に位置するプレキャストセグメント２４の定着用突起部２４ａとの間の区間Ｓ３には、２２本のＰＣ鋼材３２Ｃが配置されている。これら各ＰＣ鋼材３２Ｃは、ＰＣケーブルで構成されており、中間領域１４Ｃを構成するプレキャストセグメント２６の内周面の下端部および上端部に形成された偏向用突起部２６ａ、２６ｂを経由するようにして、その両端部が両定着用突起部２２ａ、２４ａに定着具６４を用いて定着されている。

図６および図１１（ｃ）に示すように、タワー本体１４の上部領域１４Ｂにおいて下から２段目に位置するプレキャストセグメント２４の定着用突起部２４ａと、その７段目に位置するプレキャストセグメント２４の定着用突起部２４ａとの間の区間Ｓ４には、１８本のＰＣ鋼材３２Ｄが配置されている。これら各ＰＣ鋼材３２Ｄは、ＰＣケーブルで構成されており、その両端部が両定着用突起部２４ａ、２４ａに定着具６４を用いて定着されている。

図６および図１１（ｄ）に示すように、タワー本体１４の上部領域１４Ｂにおいて下から７段目に位置するプレキャストセグメント２４の定着用突起部２４ａと、その最上段に位置するプレキャストセグメント２４の定着用突起部２４ａとの間には、１２本のＰＣ鋼材３２Ｅが配置されている。これら各ＰＣ鋼材３２Ｅは、ＰＣケーブルで構成されており、その両端部が両定着用突起部２４ａ、２４ａに定着具６４を用いて定着されている。

図９、１０（ａ）、１１（ｃ）および１１（ｄ）に示すように、タワー基端部材１６の定着用突起部１６ｂおよび各プレキャストセグメント２２、２４の定着用突起部２２ａ、２４ａには、６０個のＰＣ鋼材挿通孔１６ｄ、２２ｂ、２４ｂが円周方向に互いに等間隔をおいて形成されている。

また、図１０（ｂ）に示すように、タワー本体１４の中間領域１４Ｃを構成するプレキャストセグメント２６の内周面の下端部および上端部に形成された偏向用突起部２６ａ、２６ｂにも、６０個のＰＣ鋼材挿通孔２６ｃ、２６ｄが円周方向に互いに等間隔をおいて形成されている。

その際、図８に示すように、下端部に位置するＰＣ鋼材挿通孔２６ｃは、径方向外方へ向けて凸の曲線状に形成されており、上端部に位置するＰＣ鋼材挿通孔２６ｄは、径方向内方へ向けて凸の曲線状に形成されている。そして、これら各ＰＣ鋼材挿通孔２６ｃ、２６ｄには、ディアボロ管３６、３８が挿着されている。

同図に示すように、このプレキャストセグメント２６の上端近傍部位には、円周方向に延びる補強鋼材４０が上下方向に所定間隔をおいて３本配置されている。これら各補強鋼材４０は、ＰＣケーブルで構成されている。

図６に示すように、タワー本体１４の上部領域１４Ｂにおいて最上段に位置するプレキャストセグメント２４には、その内周面の上端部にリング状の発電機設置部２４ｃが形成されている。そして、この発電機設置部２４ｃに、風力発電機５０の発電機本体５４が、ブラケット５６を介してボルト締めにより固定されている。

次に、本実施形態に係るコンクリートタワー１０の構築工程について説明する。

まず、図３（ａ）に示すように、風力発電用風車１００を設置すべき地点の地盤２を掘削して、その掘削穴２ａの底面に、フーチング基礎１２を場所打ちコンクリートで構築し、これを埋設する。その際、このフーチング基礎１２の中心部上端面１２ａを地表面から露出させるとともに、複数のＰＣ鋼材３４を鉛直方向上方へ突出させるようにしておく。

次に、同図（ｂ）に示すように、フーチング基礎１２の中心部上端面１２ａに、タワー基端部材１６を場所打ちコンクリートで構築する。その際、複数のＰＣ鋼材３４を緊張して、その上端部をタワー基端部材１６の上端面１６ａに定着する。

次に、同図（ｃ）および図７に示すように、タワー基端部材１６の上端面１６ａにタワー本体１４の一部を構築する。

すなわち、タワー本体１４の下部領域１４Ａの１段目から４段目までの４つのプレキャストセグメント２２を鉛直方向に積み重ねる。そして、各ＰＣ鋼材３２Ａの下端部を、タワー基端部材１６の定着用突起部１６ｂのＰＣ鋼材挿通孔１６ｄに挿通させてその下端面に定着するとともに、各ＰＣ鋼材３２Ａの上端部を、下から４段目のプレキャストセグメント２２の定着用突起部２２ａのＰＣ鋼材挿通孔２２ｂに挿通させて、これら各ＰＣ鋼材３２Ａを緊張用ジャッキ１１０で緊張した後、該定着用突起部２２ａの上端面に定着することにより、タワー基端部材１６の定着用突起部１６ｂと、下から４段目のプレキャストセグメント２２の定着用突起部２２ａとの間の区間Ｓ１にプレストレスを導入する。

その際、この区間Ｓ１には、３０本のＰＣ鋼材３２Ａが配置されるが、図９に示すように、これらＰＣ鋼材３２Ａは、６０個のＰＣ鋼材挿通孔１６ｄ（および２２ｂ）に対して、１つおきに挿通させる。

この区間Ｓ１にプレストレスを導入するのと並行して、下から４段目のプレキャストセグメント２２の上端面に、５段目以降のプレキャストセグメント２２を順次積み重ねていく。

そして、図４に示すように、下から９段目のプレキャストセグメント２２まで積み重ねたら、下から４段目のプレキャストセグメント２２の定着用突起部２２ａと、下から９段目のプレキャストセグメント２２の定着用突起部２２ａとの間の区間Ｓ２に、各ＰＣ鋼材３２Ｂを配置して、区間Ｓ１と同様にしてプレストレスの導入を行う。

その際、この区間Ｓ２には、２６本のＰＣ鋼材３２Ｂが配置されるが、図１０（ａ）に示すように、これらＰＣ鋼材３２Ｂは、６０個のＰＣ鋼材挿通孔２２ｂに対して、ＰＣ鋼材３２Ａの挿通位置を外すようにして、１つおきまたは３つおきに挿通させる。

この区間Ｓ２にプレストレスを導入するのと並行して、下から９段目のプレキャストセグメント２２の上端面に、次のプレキャストセグメントを順次積み重ねていく。

そして、図５に示すように、下部領域１４Ａの１０段目（すなわち最上段）のプレキャストセグメント２２と、タワー本体１４の中間領域１４Ｃを構成するプレキャストセグメント２６と、タワー本体１４の上部領域１４Ｂの下から１段目および２段目のプレキャストセグメント２４を順次積み重ねたら、下部領域１４Ａの下から９段目のプレキャストセグメント２２の定着用突起部２２ａと、上部領域１４Ｂの下から２段目のプレキャストセグメント２４の定着用突起部２４ａとの間の区間Ｓ３に、各ＰＣ鋼材３２Ｃを配置して、区間Ｓ１と同様にしてプレストレスの導入を行う。

ただし、この区間Ｓ３においては、各ＰＣ鋼材３２Ｃの中間部分を、プレキャストセグメント２６の偏向用突起部２６ａ、２６ｂのＰＣ鋼材挿通孔２６ｃ、２６ｄを挿通させるようにして配置する。

その際、この区間Ｓ３には、２２本のＰＣ鋼材３２Ｃが配置されるが、図１０（ｂ）に示すように、これらＰＣ鋼材３２Ｃは、６０個のＰＣ鋼材挿通孔２６ｃ、２６ｄ（および２２ｂ）に対して、ＰＣ鋼材３２Ｂの挿通位置を外すようにして、１つおきまたは３つおきに挿通させる。

この区間Ｓ３にプレストレスを導入するのと並行して、上部領域１４Ｂの下から２段目のプレキャストセグメント２４の上端面に、３段目以降のプレキャストセグメント２４を順次積み重ねていく。

そして、図６に示すように、下から７段目のプレキャストセグメント２４まで積み重ねたら、下から２段目のプレキャストセグメント２４の定着用突起部２４ａと、下から７段目のプレキャストセグメント２４の定着用突起部２４ａとの間の区間Ｓ４に、各ＰＣ鋼材３２Ｄを配置して、区間Ｓ１と同様にしてプレストレスの導入を行う。

その際、この区間Ｓ４には、１８本のＰＣ鋼材３２Ｄが配置されるが、図１１（ｃ）に示すように、これらＰＣ鋼材３２Ｄは、６０個のＰＣ鋼材挿通孔２４ｂに対して、ＰＣ鋼材３２Ｃの挿通位置を外すようにして、１つおきまたは３つおきに挿通させる。

この区間Ｓ４にプレストレスを導入するのと並行して、下から７段目のプレキャストセグメント２４の上端面に、８段目以降のプレキャストセグメント２４を順次積み重ねていく。

そして、図６に示すように、最上段のプレキャストセグメント２４まで積み重ねたら、下から７段目のプレキャストセグメント２４の定着用突起部２４ａと、最上段のプレキャストセグメント２４の定着用突起部２４ａとの間の区間Ｓ５に、各ＰＣ鋼材３２Ｅを配置して、区間Ｓ１と同様にしてプレストレスの導入を行う。

その際、この区間Ｓ５には、１２本のＰＣ鋼材３２Ｅが配置されるが、図１１（ｄ）に示すように、これらＰＣ鋼材３２Ｅは、６０個のＰＣ鋼材挿通孔２４ｂに対して、ＰＣ鋼材３２Ｄの挿通位置を外すようにして、３つおきまたは５つおきに挿通させる。

そして以上の工程により、コンクリートタワー１０の構築を完了させる。

以上詳述したように、本実施形態に係るコンクリートタワー１０は、そのタワー本体１４が、筒状に形成された複数のプレキャストセグメント２２、２４、２６を鉛直方向に積み重ねることにより構成されているが、これらプレキャストセグメント２２、２４、２６相互間にプレストレスを導入するための複数のＰＣ鋼材３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅが、タワー本体１４の内部空間に外ケーブル構造を構成するようにして配置されているので、これらＰＣ鋼材３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅの配置および緊張と、次のプレキャストセグメント２２、２４、２６の設置とを並行して行うことができる。そしてこれにより、タワー構築の作業工程に重大なクリティカルパスを発生させないようにして、その工期短縮を図ることができる。

また、このような外ケーブル構造の採用により、ＰＣ鋼材３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅはプレキャストセグメント２２、２４、２６の部材断面外に配置されることとなるので、ＰＣ鋼材３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅの保守点検を容易かつ確実に行うことができる。その際、ＰＣ鋼材３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅはタワー本体１４の内部空間に配置されているので、耐食性を十分に確保することができる。

さらに、タワー解体時にも、ＰＣ鋼材３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅを予め撤去することができるので、その破断や突出等のおそれをなくすことができ、したがって解体作業を安全かつスムーズに行うことができる。

このように本実施形態によれば、タワー構築の作業効率を高めることができるとともに、ＰＣ鋼材３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅの保守点検を容易かつ確実に行うことができ、かつ解体時の作業性も高めることができる。

本実施形態においては、複数のプレキャストセグメント２２、２４、２６のうち所定の段数間隔をおいた位置にある複数のプレキャストセグメント２２、２４の各々の内周面に、複数のＰＣ鋼材３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅを定着するための定着用突起部２２ａ、２４ａが形成されているので、数個のプレキャストセグメント２２、２４、２６に対するプレストレスの導入を一括して行うことができる。

その際、各定着用突起部２２ａ、２４ａには、該定着用突起部２２ａ、２４ａに定着されるＰＣ鋼材３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅの本数よりも多い３０個のＰＣ鋼材挿通孔２２ｂ、２４ｂが形成されているので、タワー完成後においてもＰＣ鋼材３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅを追加配置することが可能となる。そしてこれにより、コンクリートタワー１０の構造耐力を必要に応じて容易に増大させることができるので、コンクリートタワー１０に付設される機材等の変更により荷重が増大した場合、あるいは構造設計基準値の改訂などより設計的に耐力増大が必要な場合等においても、容易にこれに対応することができる。

また本実施形態においては、タワー本体１４を構成する複数のプレキャストセグメント２２、２４、２６のうち中間部に位置するプレキャストセグメント２６が、その下端面から上端面へ向けて断面サイズが徐々に小さくなるように形成された径変化筒状部材で構成されており、そして、このプレキャストセグメント２６の下方に位置する複数のプレキャストセグメント２２が、断面サイズ同一の大径筒状部材で構成されるとともに、このプレキャストセグメント２６の上方に位置する複数のプレキャストセグメント２４が、断面サイズ同一の小径筒状部材で構成されているので、複数のプレキャストセグメント２２、２４、２６を３種類の型枠設備で製作することができ、これにより施工コスト低減および工期短縮を図ることができる。

さらに本実施形態においては、プレキャストセグメント２６の内周面の下端部および上端部には、該内周面に沿って偏向用突起部２６ａ、２６ｂが形成されているので、複数のＰＣ鋼材３２Ｃをタワー本体１４の内周面近傍に配置することができる。その際、ＰＣ鋼材３２ＣとしてＰＣケーブルが用いられており、また、これら偏向用突起部２６ａ、２６ｂには、複数のＰＣ鋼材挿通孔２６ｃ、２６ｄが曲線状に形成されているので、ＰＣ鋼材３２Ｃを無理なく偏向配置することができる。しかも、これらＰＣ鋼材挿通孔２６ｃ、２６ｄにはディアボロ管３６、３８が挿着されているので、ＰＣ鋼材３２Ｃの挿通作業をスムーズに行うことができる。

このプレキャストセグメント２６の上端近傍部位には、プレストレスの導入により径方向外向きの力が作用するが、この上端近傍部位には周方向に延びる３本の補強鋼材４０が配置されているので、プレストレスの導入により発生する径方向外向きの力に対して効果的に抵抗させることができる。その際、これら各補強鋼材４０は、ＰＣケーブルで構成されているので、十分な補強効果を得ることができる。

本実施形態に係るコンクリートタワー１０においては、フーチング基礎１２とタワー本体１４との間に筒状のタワー基端部材１６が介設されており、このタワー基端部材１６とフーチング基礎１２と間に内ケーブル構造によるプレストレスが導入されるとともに、このタワー基端部材１６とタワー本体１４との間に外ケーブル構造によるプレストレスが導入されているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、場所打ちコンクリートで構成されたフーチング基礎１２とタワー基端部材１６との間におけるプレストレスの導入を内ケーブル構造により行うことにより、プレストレスの導入作業を容易に行うことができる。また、タワー基端部材１６とタワー本体１４との間におけるプレストレスの導入を外ケーブル構造により行うことにより、タワー基端部材１６を、タワー本体１４を構成する各プレキャストセグメント２２、２４、２６と同様に取り扱うことができる。

その際、本実施形態においては、タワー基端部材１６がタワー本体１４よりも大径に形成されており、上記内ケーブル構造を構成する複数のＰＣ鋼材３４の上端部が、タワー本体１４の外部空間においてタワー基端部材１６の上端面に定着されているので、タワー基端部材１６に関係する内ケーブル構造および外ケーブル構造を互いに干渉させることなく配置することができる。

しかも、タワー基端部材１６は、場所打ちコンクリートで構成されているので、クレーン等の重機を必要とすることなく、タワー基端部材１６の設置および該タワー基端部材１６とフーチング基礎１２との間におけるプレストレスの導入を容易に行うことができる。

なお、コンクリートタワー１０の高さやその各構成部材の寸法、および各ＰＣ鋼材３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅの配置本数や各プレキャストセグメント２２、２４、２６の個数等は、本実施形態において具体的に記載した値に限定されるものでないことはもちろんであり、これ以外の適当な値に設定するようにしてもよい。

ところで、上記実施形態においては、各プレキャストセグメント２２、２４、２６が円形の断面形状を有しているものとして説明したが、これ以外の断面形状（例えば多角形等）の断面形状を有するものとすることも可能であり、このようにした場合においても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

また、上記実施形態においては、各定着用突起部２２ａ、２４ａが、プレキャストセグメント２２、２４の内周面の下端部に形成されているものとして説明したが、この内周面における他の部位（例えば上端部等）に形成された構成とすることも可能である。

さらに、上記実施形態においては、タワー本体１４が、２段ロケット型の段違い円筒状部材として構成されているものとして説明したが、径変化筒状部材で構成されたプレキャストセグメント２６を、タワー本体１４の中間部の複数箇所に配置することにより、３段ロケット型あるいはそれ以上の多段ロケット型の段違い円筒状部材として構成することも可能である。このような構成を採用することにより、コンクリートタワー１０の規模が大きくなった場合にも、断面力に応じたタワー形状を実現することができる。

また、上記実施形態においては、各プレキャストセグメント２２、２４、２６が筒状の一体成形品であるものとして説明したが、周方向に断面分割された複数の扇状セグメントが接合されてなる構成とすることも可能である。

このような構成を採用した場合には、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、コンクリートタワー１０の規模が大きくなると、これに伴ってプレキャストセグメント単体の寸法および重量が大きくなるので、一般道での輸送を行うことが困難となる場合がある。そこで、施工現場まで運搬は扇状セグメントの状態で行い、施工現場において、複数の扇状セグメントを接合してプレキャストセグメントを製作し、これを順次積み重ねるようにすれば、一般道での輸送を行うことが容易に可能となる。

その際、扇状セグメントの接合方法としては、例えば、円周方向に位置合わせした複数の扇状セグメントに対してＰＣケーブルを円周方向に挿通させるように配置し、所定の定着具を用いてプレストレスを導入することにより接合を行うことが可能である。このように内ケーブル構造を用いて接合を行うようにすれば、複数の扇状セグメントを筒状のプレキャストセグメントとして強固に一体化することができる。

なお、上記実施形態においては、コンクリートタワー１０が、風力発電用風車１００における支持タワーであるものとして説明したが、放送タワーその他のタワーである場合においても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

本願発明の一実施形態に係るコンクリートタワーを示す正面図 上記コンクリートタワーを示す側断面図 上記コンクリートタワーを構築する工程を示す図（その１） 上記コンクリートタワーを構築する工程を示す図（その２） 上記コンクリートタワーを構築する工程を示す図（その３） 上記コンクリートタワーを構築する工程を示す図（その４） 図３（ｃ）の要部詳細図 図５の要部詳細図 図２のIX-IX 線断面詳細図 （ａ）は図２のXa-Xa 線断面詳細図、（ｂ）は図２のXb-Xb 線断面詳細図 （ｃ）は図２のXIc-XIc 線断面詳細図、（ｄ）は図２のXId-XId 線断面詳細図

符号の説明

２ 地盤
２ａ 掘削穴
１０ コンクリートタワー
１２ フーチング基礎
１２ａ 中心部上端面
１４ タワー本体
１４Ａ 下部領域
１４Ｂ 上部領域
１４Ｃ 中間領域
１６ タワー基端部材
１６ａ 上端面
１６ｂ 定着用突起部
１６ｃ マンホール
１６ｄ ＰＣ鋼材挿通孔
２２、２４、２６ プレキャストセグメント
２２ａ、２４ａ 定着用突起部
２２ｂ、２４ｂ ＰＣ鋼材挿通孔
２４ｃ 発電機設置部
２６ａ、２６ｂ 偏向用突起部
２６ｃ、２６ｄ ＰＣ鋼材挿通孔
３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅ ＰＣ鋼材
３４ ＰＣ鋼材
３６、３８ ディアボロ管
４０ 補強鋼材
５０ 風力発電機
５２ 翼
５４ 発電機本体
５６ ブラケット
６２、６４ 定着具
１００ 風力発電用風車
１１０ 緊張用ジャッキ
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５ 区間

Claims (5)

1. フーチング基礎の上方にコンクリート製のタワー本体が構築されてなり、風力発電用風車における支持タワーとして構成されたコンクリートタワーにおいて、
   上記タワー本体が、筒状に形成された複数のプレキャストセグメントを鉛直方向に積み重ねることにより構成されており、
   これら複数のプレキャストセグメントのうち中間部に位置する所定のプレキャストセグメントが、下端面から上端面へ向けて断面サイズが徐々に小さくなるように形成された径変化筒状部材で構成されており、
   この径変化筒状部材の下方に位置する複数のプレキャストセグメントが、断面サイズ同一の大径筒状部材で構成されるとともに、この径変化筒状部材の上方に位置する複数のプレキャストセグメントが、断面サイズ同一の小径筒状部材で構成されており、
   上記複数のプレキャストセグメント相互間にプレストレスを導入するための複数のＰＣ鋼材が、上記タワー本体の内部空間に外ケーブル構造を構成するようにして配置されており、
   上記外ケーブル構造が、上下方向に区分けされた複数の区間の各々に配置されており、
   これら各区間の外ケーブル構造に対応するようにして、上記複数のプレキャストセグメントのうち所定の段数間隔をおいた位置にある複数のプレキャストセグメントの各々の内周面に、上記複数のＰＣ鋼材を定着するための定着用突起部が形成されており、
   これら各定着用突起部に、該定着用突起部に定着される上記ＰＣ鋼材の本数よりも多い個数のＰＣ鋼材挿通孔が形成されており、
   上記径変化筒状部材で構成されたプレキャストセグメントの内周面に、該内周面に沿って上記複数のＰＣ鋼材を配置するための偏向用突起部が形成されており、
   上記各区間の外ケーブル構造を構成する上記複数のＰＣ鋼材の本数が、該区間の位置が上方になるに従って徐々に少なくなるように設定されている、ことを特徴とするコンクリートタワー。
2. 上記径変化筒状部材で構成されたプレキャストセグメントの上端近傍部位に、周方向に延びる補強鋼材が配置されている、ことを特徴とする請求項１記載のコンクリートタワー。
3. 上記フーチング基礎と上記タワー本体との間に、筒状のタワー基端部材が介設されており、
   このタワー基端部材と上記フーチング基礎と間に、内ケーブル構造によるプレストレスが導入されるとともに、このタワー基端部材と上記タワー本体との間に、外ケーブル構造によるプレストレスが導入されている、ことを特徴とする請求項１または２記載のコンクリートタワー。
4. 上記タワー基端部材が、上記タワー本体よりも大径に形成されており、
   上記内ケーブル構造を構成する複数のＰＣ鋼材の上端部が、上記タワー本体の外部空間において上記タワー基端部材の上端面に定着されている、ことを特徴とする請求項３記載のコンクリートタワー。
5. 上記タワー基端部材が、場所打ちコンクリートで構成されている、ことを特徴とする請求項３または４記載のコンクリートタワー。

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