JP4242445B1 - Basic structure of tower structure - Google Patents

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Abstract

【課題】 支柱やタワー等の塔状構造物の基礎構造であって、プレストレスを導入するアンボンドアンカーを用いて完全固定する柱脚部を有する基礎構造において、コンクリートのひび割れの発生を極力抑制する塔状構造物の基礎構造を提供する。
【解決手段】 塔状構造物１と同心円状のベースプレート４とアンカープレート６とに掛け渡した、プレストレスを導入するアンボンドアンカー５に対して、その長手方向と平行に縦筋７を配し、該縦筋７同士をフープ筋８に接合させ、アンボンドアンカー５と縦筋７との交差して水平筋９を、塔状構造物１断面中心を中心とした放射状に配置させる。前記縦筋７の下端部を基礎３のフーチング部3aに伸長させてある。これらを配筋してコンクリート10を、台座部3bの外径が水平筋９を配することができる大きさとする。
【選択図】 図１PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the occurrence of concrete cracks as much as possible in a foundation structure of a tower-like structure such as a column or a tower and having a column base part that is completely fixed by using an unbond anchor that introduces prestress. Provides the basic structure of the tower structure.
SOLUTION: A longitudinal bar 7 is arranged in parallel to the longitudinal direction of an unbonded anchor 5 that introduces a prestress, spanning a tower-like structure 1, a concentric base plate 4 and an anchor plate 6. The vertical bars 7 are joined to the hoop bars 8, and the horizontal bars 9 are arranged radially around the center of the cross section of the tower-like structure 1 by intersecting the unbond anchor 5 and the vertical bars 7. The lower end portion of the vertical bar 7 is extended to the footing portion 3a of the foundation 3. By arranging these, the concrete 10 is sized so that the outer diameter of the pedestal 3b can arrange the horizontal bars 9.
[Selection] Figure 1

Description

この発明は、地上に建設される支柱やタワー、モニュメント等のように上空の高位置まで構築する塔状構造物の基礎構造であって、特にプレストレスを導入するアンボンドアンカーを用いた基礎構造に関する。   The present invention relates to a foundation structure of a tower-like structure constructed up to a high position in the sky such as a pillar, a tower, a monument, etc. constructed on the ground, and particularly relates to a foundation structure using an unbonded anchor for introducing prestress. .

地上に建設される塔状構造物として、各種のタワーやモニュメント、煙突等、種々のものがあり、その一つとして風力発電用の風車の支柱である風車用タワーがある。タワーの頂上部には、複数枚のプロペラ翼（ブレード）を備え、この風車の回転により発電する発電機、風車の指向方向を風上に合わせる回転機構等の重量物となるナセルが設置されている。また、安定して発電効率を高めるためには、安定した風を受けることが必要となり、極力高位置に頂上部を位置させることが望ましい。すなわち、風車タワーでは、極力高位置まで頂上部を伸長させて、頂上部に重量物を支持する必要がある。   There are various tower-like structures constructed on the ground, such as various towers, monuments, and chimneys. One of them is a tower for wind turbines, which is a column of wind turbines for wind power generation. At the top of the tower, there are a plurality of propeller blades (blades), and a generator that generates electricity by rotating the windmill, and a nacelle that becomes a heavy object such as a rotating mechanism that aligns the direction of the windmill to the windward are installed. Yes. Further, in order to stably increase the power generation efficiency, it is necessary to receive a stable wind, and it is desirable to place the top at a high position as much as possible. That is, in a windmill tower, it is necessary to extend a top part to a high position as much as possible, and to support a heavy article on the top part.

塔状構造物では、上空の風が作用することにより水平方向の大きな荷重を受けることになる。このため、塔状構造物の基礎部分には曲げモーメントが転倒モーメントとして作用する。特に、風車用タワーでは、水平方向の荷重以外に、風車のブレードの回転や前記回転機構による風車の向きの変更等、さらにはそれら多様な荷重の組み合わせにより、複雑な荷重が繰り返し作用することになり、風車用タワーを転倒させるおそれがある。また、日本では地震荷重による転倒モーメントも大きいため、風による荷重に加えて地震にも対応できる基礎構造が望まれている。   In the tower-like structure, a large horizontal load is received by the wind in the sky. For this reason, a bending moment acts as a tipping moment on the foundation of the tower-like structure. In particular, in the tower for wind turbines, in addition to the horizontal load, a complex load is repeatedly applied by rotating the blades of the wind turbine, changing the direction of the wind turbine by the rotating mechanism, and the combination of these various loads. This may cause the windmill tower to fall over. In Japan, the overturning moment due to the seismic load is large, so a foundation structure that can handle earthquakes in addition to wind loads is desired.

高層建物や塔状建造物の基礎構造を提案するものとして、例えば、特許文献１に開示された地盤アンカー兼用杭工法や、特許文献２に開示された風力発電タワー、特許文献３に開示された風車タワーのアンカーフレーム、特許文献４に開示された鉄骨柱脚等がある。   For example, a ground anchor combined pile method disclosed in Patent Document 1, a wind power generation tower disclosed in Patent Document 2, and Patent Document 3 disclosed as a proposal for a basic structure of a high-rise building or a tower-shaped structure. There are an anchor frame of a windmill tower, a steel column base disclosed in Patent Document 4, and the like.

例えば、特許文献４には、基礎コンクリートの寸法を過大にすることなく、アンカーボルトの定着耐力を確保することができる鉄骨柱脚として、鉄骨柱の下端に接合された柱脚金物を、基礎コンクリート中に埋設されたアンカーボルトとナットによって基礎コンクリート上に固定してなる鉄骨柱脚において、(ａ)基礎コンクリート中においてアンカーボルトの外周に鉄筋が埋設されており、(ｂ)前記鉄筋とアンカーボルトとの距離は、各アンカーボルトの直径の12倍以内であり、(ｃ)前記鉄筋の断面積の総和（Ar）は、最外縁に配置されたアンカーボルトの断面積の総和（Ab）に対して、Ar ≧ （bF／γF）・Ab（ただし、bF：アンカーボルト素材の降伏応力、γF：鉄筋素材の降伏応力）により表される関係を有する構成としたものが開示されている。   For example, in Patent Document 4, a column base hardware joined to the lower end of a steel column as a steel column base capable of securing anchor bolt fixing strength without excessively increasing the size of the basic concrete is disclosed. In a steel column base fixed on foundation concrete with anchor bolts and nuts embedded therein, (a) reinforcing bars are embedded in the outer periphery of the anchor bolts in the foundation concrete, and (b) said reinforcing bars and anchor bolts The distance between the anchor bolts is within 12 times the diameter of each anchor bolt, and (c) the total cross-sectional area of the reinforcing bars (Ar) is the sum of the cross-sectional areas of the anchor bolts arranged at the outermost edge (Ab). A structure having a relationship represented by Ar ≧ (bF / γF) · Ab (where bF is the yield stress of the anchor bolt material and γF is the yield stress of the reinforcing bar material) is disclosed.

また、非特許文献４の中で、フーチング基礎の立ち上がり部（ペデスタル）の柱状鉄筋の設計方法が述べられており、アンカーボルトの設計については、ボルト下端部にナットなどにて接合される接続部材（アンカーリング）によって引き起こされる各種応力が、コンクリートの許容値およびアンカーリング部材そのものの許容値を満足されるかどうかと、アンカーボルト表面のコンクリートとの付着が許容値を満足しているかどうかを検討するようになっている。   Further, in Non-Patent Document 4, a method for designing a columnar reinforcing bar of a rising portion (pedestal) of a footing foundation is described. Regarding the design of an anchor bolt, a connecting member joined to a bolt lower end with a nut or the like. Examine whether the stress caused by (anchoring) satisfies the concrete tolerance and the tolerance of the anchoring member itself, and whether the anchor bolt surface adheres to the concrete It is supposed to be.

さらに、非特許文献５においては、頭付きアンカーボルトのコーン状破壊により決まる許容引き抜き力とアンカーボルト部材そのものの許容値の小さい方で設計することとしている。   Furthermore, in Non-Patent Document 5, the design is made with a smaller allowable pulling force determined by cone-shaped fracture of the headed anchor bolt and a smaller allowable value of the anchor bolt member itself.

特公平５−５９２１９号公報Japanese Patent Publication No. 5-59219 特開２００２−１２２０６６号公報JP 2002-122066 A 特開２００４−２７８４００号公報JP 2004-278400 A 特開平５−２５８３２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-25832 煙突構造設計施工指針（日本建築センター）Chimney structure design and construction guidelines (Japan Architecture Center) 各種合成構造設計指針（日本建築学会）Various structural design guidelines (Architectural Institute of Japan)

特許文献１に開示された杭工法による支持建造物は、主として建物であり、風や地震等による水平力によって転倒モーメントを受けることで建物に生じる浮力に抵抗するものであって、風車用タワーのように複雑な転倒モーメントが生じる場合には信頼性を確保できないおそれがある。また、特許文献２に開示された風力発電タワーでは、中空筒体を積重して形成したタワー本体と、横断面がＴ字形のプレストレストコンクリート補強部材を前記タワー本体の基底部側の外周に沿って設け、前記補強部材を基礎及びタワー本体に結合固着した構造である。また、特許文献３に開示されたアンカーフレームは、上下一対のリング状のアンカープレートと、該上下一対のアンカープレートを一定間隔を置いて接続する複数本の接続部材と、該接続部材間に配置された複数本のアンカーボルトと、前記上下一対のアンカープレートを基礎上で所定の高さに位置させるために下部アンカープレートの下面に接続された複数本の支柱からなり、前記接続部材と前記支柱を鋼管で構成したものである。   The support structure by the pile method disclosed in Patent Document 1 is mainly a building, which resists the buoyancy generated in the building by receiving a tipping moment due to a horizontal force caused by wind, earthquake, etc. Thus, when a complicated overturning moment occurs, reliability may not be ensured. Further, in the wind power generation tower disclosed in Patent Document 2, a tower body formed by stacking hollow cylinders and a prestressed concrete reinforcing member having a T-shaped cross section along the outer periphery on the base side of the tower body. The reinforcing member is coupled and fixed to the foundation and the tower body. In addition, an anchor frame disclosed in Patent Document 3 includes a pair of upper and lower ring-shaped anchor plates, a plurality of connection members that connect the pair of upper and lower anchor plates at a predetermined interval, and the connection between the connection members. A plurality of anchor bolts and a plurality of struts connected to the lower surface of the lower anchor plate for positioning the pair of upper and lower anchor plates at a predetermined height on the foundation, the connecting member and the struts Is made of steel pipe.

前記特許文献２や特許文献３に開示された基礎構造では、基礎部材の中央部に突出させた基礎台座部であるペデスタルを形成し、このペデスタルにタワーを定着させた構造であり、前記接続部材とアンカーボルト、支柱とから構成されている。しかし、打ち込まれたコンクリートとアンカーボルトとは付着力で接合されるため、転倒モーメントが載荷してこの付着が切れた場合、コンクリートにひび割れを生じ、さらにコンクリートの許容応力度を超えた場合にはコンクリートを破損してしまうおそれがある。このため、基礎はアンカーボルトとコンクリートとの付着を有さない形式とし、荷重の伝達メカニズムを変えることにより、コンクリートの負担を軽減させるアンボンドアンカーを用いた構造とすることが望ましい。   In the basic structure disclosed in Patent Document 2 and Patent Document 3, a pedestal that is a base pedestal protruding from the center of the base member is formed, and a tower is fixed to the pedestal. And anchor bolts and struts. However, since the driven concrete and the anchor bolt are joined with adhesive force, if the falling moment is loaded and this adhesion breaks, the concrete will crack, and if the allowable stress of the concrete is exceeded, There is a risk of damaging the concrete. For this reason, it is desirable that the foundation has a structure that does not have adhesion between the anchor bolt and the concrete, and has a structure using an unbonded anchor that reduces the load on the concrete by changing the load transmission mechanism.

また、特許文献４に開示された鉄骨柱脚では、コンクリートに水平方向に発生する荷重に対しては、この発明に係る寸法条件を満たすことにより鉄筋にアンカーボルトの引張力が伝達されて、コーン状破壊を抑止して基礎の寸法を小さくできるものとされている。しかし、コンクリート基礎の破壊メカニズムは、コーン破壊によるもののみでなく、特に、風力発電用のタワーでは、前述したように、タワー頂部に重量物が設置されることもあって、コーン破壊以外の破壊メカニズムが作用すると考えられる。したがって、特許文献４に記載された発明では、風車タワーのように頂上部が上空の高位置まで伸長した塔状構造物の基礎構造としては、十分な耐久力を備えることができないおそれがあり、特に風力発電用のタワーにおける破壊メカニズムは、特許文献４に記載された鉄骨柱脚で問題とされているコーン破壊のみでは十分に耐力を確保できるものではないといえる。   Moreover, in the steel column base disclosed in Patent Document 4, the tensile force of the anchor bolt is transmitted to the reinforcing bar by satisfying the dimensional condition according to the present invention for the load generated in the horizontal direction in the concrete, and the cone It is said that the size of the foundation can be reduced by preventing the destruction of the state. However, the destruction mechanism of concrete foundations is not limited to cone destruction. Especially, in the tower for wind power generation, as described above, heavy objects may be installed on the top of the tower. It is thought that the mechanism works. Therefore, in the invention described in Patent Document 4, as the foundation structure of the tower-like structure in which the top portion extends to a high position in the sky like a windmill tower, there is a possibility that sufficient durability cannot be provided. In particular, it can be said that the destruction mechanism in the tower for wind power generation cannot secure sufficient proof strength only by cone destruction, which is a problem in the steel column base described in Patent Document 4.

また、非特許文献５及び非特許文献６に開示されているように、従前の塔状構造物の基礎構造は、前記指針等を参考としてコンクリートに付着したアンカーボルトおよびその下端部にナットなどにて接合される接続部材（アンカーリング）が、フーチング基礎の立ち上がり部（ペデスタル）に配置され、上部構造から受ける転倒モーメントを柱状の構造により抵抗することを基本として設計されている。   In addition, as disclosed in Non-Patent Document 5 and Non-Patent Document 6, the conventional tower-like structure foundation structure includes anchor bolts attached to concrete with reference to the pointers and the like, and nuts or the like at the lower end thereof. The connecting member (anchor ring) to be joined together is arranged at the rising part (pedestal) of the footing foundation, and is designed on the basis of resisting the overturning moment received from the upper structure by the columnar structure.

煙突などに代表される塔状構造物（タワー）の支持構造物は、基礎部材の中央部に突出させた基礎台座部であるペデスタルを形成し、このペデスタルにタワーを定着させた構造であり、定着部は打設されたコンクリートの中で前記アンカーボルトと接続部材（アンカーリング）とから構成されている。また、コンクリートとアンカーボルトは付着して接合していることを前提に設計されており、転倒モーメントが載荷されるとアンカーボルト横に配置した縦方向の鉄筋にコンクリートを介して引張力を伝える。   The support structure of a tower-like structure (tower) typified by a chimney is a structure in which a pedestal that is a base pedestal protruding from the center of the base member is formed, and the tower is fixed to this pedestal. The fixing portion is composed of the anchor bolt and the connecting member (anchor ring) in the placed concrete. In addition, it is designed on the assumption that the concrete and the anchor bolt are bonded and joined. When a falling moment is loaded, a tensile force is transmitted through the concrete to the vertical reinforcing bars arranged beside the anchor bolt.

一方、風車用タワーなどは、上部構造物の固有周期を、脚部を完全固定にすることで決定できる。この完全固定あるいはこれに近い状態にしたい場合には、アンボンドアンカーを用い、コンクリート打ち込み後にアンカーボルトに緊張力（プレストレス）を与えた構造とすることが考えられる。また、風車のような回転機により、常時荷重変動を受ける基礎ボルトに疲労破壊を起こさせない目的でボルトにプレストレスを入れることがある。   On the other hand, for a wind turbine tower or the like, the natural period of the superstructure can be determined by completely fixing the legs. When it is desired to achieve this complete fixation or a state close to this, it is conceivable to use an unbonded anchor and to have a structure in which a tension force (prestress) is applied to the anchor bolt after the concrete is driven. In addition, a rotating machine such as a windmill may prestress the bolt for the purpose of preventing fatigue failure of the foundation bolt that is constantly subjected to load fluctuations.

アンボンドアンカーを用いてプレストレスを加えると、アンボンドアンカー周りのコンクリートに、該アンボンドアンカーの下端定着部（アンカーリング）より下の鉛直方向と、アンボンドアンカーの交差方向（水平方向）に引張荷重が作用することになるため、プレストレスを加えないコンクリートとの付着に期待するアンカーボルトとは異なる応力状態が発生することになり、プレストレス導入時に必要な鉄筋が不足していると、プレストレス導入直後および塔状構造物へ通常の荷重下であってもコンクリートにひび割れが生じ、そのひび割れが進行するとアンボンドアンカーに沿ってコンクリートが破断するおそれがある。また、この構造により脚部の転倒モーメントに対して抵抗する構造は、前記アンカーボルト横に平行に配置した縦方向の鉄筋にコンクリートを介して引張力を伝えると共に、放射状の水平筋が転倒モーメントの圧縮側で発生する水平方向の引張力に抵抗する。   When prestress is applied using an unbonded anchor, tensile load acts on the concrete around the unbonded anchor in the vertical direction below the anchoring part (anchor ring) of the unbonded anchor and in the crossing direction (horizontal direction) of the unbonded anchor. Therefore, a stress state different from anchor bolts expected to adhere to concrete that does not apply prestress will occur, and if there is a lack of reinforcing bars necessary for prestressing, immediately after prestressing Even under normal load on the tower structure, cracks occur in the concrete, and when the cracks progress, the concrete may break along the unbonded anchors. The structure that resists the tipping moment of the leg by this structure transmits a tensile force through the concrete to the vertical reinforcing bars arranged in parallel to the anchor bolts, and the radial horizontal bars have a tipping moment. Resists horizontal tensile force generated on the compression side.

そこで、この発明は、アンボンドアンカーを用いて、プレストレスを導入した場合でも、コンクリートに有害なひび割れを生じさせず、また、転倒モーメントに対しても十分に抵抗できる基礎形状と鉄筋の配置を考慮した塔状構造物の基礎構造を提供することを目的としている。   Therefore, the present invention takes into consideration the foundation shape and the arrangement of reinforcing bars that do not cause harmful cracking in the concrete even when prestress is introduced using an unbonded anchor, and can sufficiently resist the overturning moment. The purpose is to provide the basic structure of the tower structure.

前記目的を達成するための技術的手段として、この発明に係る塔状構造物の基礎構造は、頂上部が上空の高位置まで伸長して、該頂上部及び柱脚部に作用する外力により、少なくとも転倒モーメント及び水平力等が作用する塔状構造物の基礎構造において、前記搭状構造物の柱脚部を固定する、プレストレスを導入するアンボンドアンカーと、前記アンボンドアンカーと平行な方向に配した縦筋と、前記縦筋のそれぞれに接合させて、該縦筋の長手方向に適宜間隔で配した円周をなすフープ筋と、前記アンボンドアンカーと前記縦筋とに交差する方向に配した放射状水平筋とからなり、前記アンボンドアンカーと縦筋、円周のフープ筋、放射状水平筋に対してコンクリートを打ち込みコンクリート基礎部を形成してあることを特徴としている。   As a technical means for achieving the above object, the foundation structure of the tower-like structure according to the present invention is such that the top part extends to a high position in the sky, and the external force acting on the top part and the column base part, In the foundation structure of the tower structure where at least a tipping moment, horizontal force, etc. are applied, an unbonded anchor that introduces prestress for fixing the column base part of the tower structure and a direction parallel to the unbonded anchor are arranged. Each of the vertical bars, and a hoop line having a circumference arranged at appropriate intervals in the longitudinal direction of the vertical bars, and a direction crossing the unbond anchor and the vertical bars. It consists of radial horizontal bars, and concrete foundations are formed by driving concrete into the unbond anchors, vertical bars, circumferential hoop bars, and radial horizontal bars.

プレストレスが導入されたアンボンドアンカーにより塔状構造物を支持した状態では、アンボンドアンカーとコンクリートの間に付着が無いため、これにより荷重は伝達されない。しかしながら、プレストレスを導入したアンボンドアンカーボルトおよび下端部のアンカーリングに囲まれたコンクリートは強固に一体化されることになり、コンクリートは前記アンボンドアンカーボルトと交差する方向に膨張しようとし、また、該頂上部に作用する外力による転倒モーメントによる圧縮側コンクリート部に圧縮応力が作用することになる。この圧縮応力に対しては、前記アンカーボルトに交差して配した前記放射状水平筋が抵抗する。   In the state where the tower-like structure is supported by the unbonded anchor introduced with the prestress, there is no adhesion between the unbonded anchor and the concrete, so that the load is not transmitted. However, the concrete surrounded by the prebonded unbonded anchor bolt and the anchor ring at the lower end is firmly integrated, and the concrete tends to expand in a direction crossing the unbonded anchor bolt, A compressive stress acts on the compression side concrete part by the overturning moment by the external force which acts on the top. The radial horizontal streak arranged to cross the anchor bolt resists this compressive stress.

また、請求項２の発明に係る塔状構造物の基礎構造は、前記コンクリート基礎部をフーチング部と該フーチング部から立ち上げた台座部とを有する形状に形成し、前記縦筋を前記フーチング部に到達させてあることを特徴としている。   Further, in the foundation structure of the tower-like structure according to the invention of claim 2, the concrete foundation is formed into a shape having a footing part and a pedestal part raised from the footing part, and the vertical bars are formed in the footing part. It is characterized by having reached.

フーチング部の上面に台座部を有さず、雨水を排出させることができる程度に傾斜させた平面あるいは傾斜面に形成するものであっても構わないし、フーチング部の上部に台座部を形成した形状とするものであっても構わない。台座部は、前記放射状水平筋を配することができる大きさで形成されていれば十分である。前記アンボンドアンカーと縦筋、フープ筋、水平筋にコンクリートを打ち込んでこの台座部を形成する。この場合、縦筋の下端部はフーチング部まで伸長させ、該フーチング部に配された鉄筋に接合させる。   It does not have a pedestal on the top surface of the footing part, and may be formed on a flat surface or an inclined surface that can drain rainwater, or a shape in which a pedestal part is formed on the top of the footing part. It does not matter if it is. It is sufficient that the pedestal is formed in a size that allows the radial horizontal streaks to be arranged. Concrete is driven into the unbonded anchor and the vertical, hoop, and horizontal bars to form the pedestal. In this case, the lower end of the vertical bar extends to the footing part and is joined to the reinforcing bar arranged in the footing part.

また、請求項３の発明に係る塔状構造物の基礎構造は、前記アンボンドアンカーを、支持すべき塔状構造物の脚部下円周上に配置してあることを特徴としている。   Moreover, the foundation structure of the tower-shaped structure which concerns on invention of Claim 3 has arrange | positioned the said unbond anchor on the circumference under the leg part of the tower-shaped structure which should be supported.

アンボンドアンカーを効率的に配するために、塔状構造物の柱断面中心位置を中心とした円周上に配置する構造としており、さらに、この円弧の径方向に一対のアンボンドアンカーを並設して配置している。この場合、アンボンドアンカーを挟む位置に前記縦筋を配置させることが好ましい。   In order to arrange unbond anchors efficiently, the structure is arranged on the circumference centered on the column cross-sectional center position of the tower-like structure, and a pair of unbond anchors are arranged in parallel in the radial direction of this arc. Arranged. In this case, it is preferable to arrange the vertical stripes at a position sandwiching the unbonded anchor.

また、請求項４の発明に係る塔状構造物の基礎構造は、前記水平筋を、前記塔状構造物断面中心とした円の法線方向に配してあることを特徴としている。   Moreover, the basic structure of the tower-like structure according to the invention of claim 4 is characterized in that the horizontal streaks are arranged in a normal direction of a circle centering on the section of the tower-like structure.

前記水平筋は、アンボンドアンカーと縦筋とに交差する方向で、放射状に配設する必要がある。アンボンドアンカーと縦筋が円周上に配置されているので、水平筋を該アンボンドアンカーと交互の位置に配することで、効果的に配筋できる。なお、水平筋を配置する放射方向の中心は、塔状構造物の柱断面中心とほぼ一致させる。また、水平筋は、アンボンドアンカーの外側位置に配置した柱断面縦筋と交差するようにに配設される長さであれば十分である。   The horizontal stripes should be arranged radially in a direction intersecting the unbond anchors and the vertical stripes. Since the unbond anchors and the vertical bars are arranged on the circumference, the horizontal bars can be arranged effectively by arranging the horizontal bars at positions alternately with the unbond anchors. Note that the center of the radial direction in which the horizontal streaks are arranged is substantially coincident with the column cross-sectional center of the tower-like structure. Further, it is sufficient that the horizontal stripe has a length that is arranged so as to intersect with the column cross-section vertical stripe arranged at the outer position of the unbond anchor.

また、請求項５の発明に係る塔状構造物の基礎構造は、前記塔状構造物が、風力発電用の柱脚部であることを特徴としている。   In addition, the basic structure of the tower-like structure according to the invention of claim 5 is characterized in that the tower-like structure is a column base for wind power generation.

この発明に係る基礎構造は、特に風車タワーの柱脚部を支持する場合に適したものである。煙突や各種のタワー等を支持する基礎の構造としては種々の形式のものがあるが、いずれも転倒モーメントと水平力を考慮した構造であって、風車を場合のように、繰り返し荷重や回転機による疲労荷重に抵抗するように設計されているものではない。本願発明に係る基礎構造では、前記放射状水平筋を配することにより、アンボンドアンカーと交差する方向に作用するコンクリート基礎部の引張応力に抵抗させることができるため、繰り返し荷重等が作用する風車タワー用の基礎に適したものとなる。   The foundation structure according to the present invention is particularly suitable for supporting the column base portion of the wind turbine tower. There are various types of basic structures that support chimneys and various towers, etc., all of which take into account the overturning moment and horizontal force. It is not designed to resist fatigue loads due to. In the foundation structure according to the present invention, by arranging the radial horizontal streaks, it is possible to resist the tensile stress of the concrete foundation portion acting in the direction intersecting with the unbonded anchor, and therefore for wind turbine towers where repeated loads and the like act. It will be suitable for the basis of.

この発明に係る塔状構造物の基礎構造によれば、プレストレスが導入された後であっても、コンクリートへ作用する応力に、前記アンボンドアンカーに対して配置した水平筋と縦筋とが抵抗して、プレストレス導入時、その後の外力による作用荷重、繰り返しによる疲労荷重によるコンクリートのひび割れが抑制され、破断に至ることを防止できる。   According to the foundation structure of the tower-like structure according to the present invention, even after the prestress is introduced, the horizontal and vertical bars arranged with respect to the unbond anchor resist the stress acting on the concrete. Thus, when prestress is introduced, cracks in the concrete due to subsequent applied loads due to external forces and fatigue loads due to repetition can be suppressed, and breakage can be prevented.

また、請求項２の発明に係る塔状構造物の基礎構造によれば、打ち込むコンクリートの量が最少となり、建設コストを低減することができる。なお、台座部を形成せずに上面を平面あるいは傾斜面とする場合には、基礎の形状が単純になるので、施工を容易にすることができる。   Moreover, according to the foundation structure of the tower-like structure according to the invention of claim 2, the amount of concrete to be driven is minimized, and the construction cost can be reduced. In addition, when the upper surface is a flat surface or an inclined surface without forming the pedestal portion, the shape of the foundation is simplified, so that construction can be facilitated.

また、請求項３の発明に係る塔状構造物の基礎構造によれば、塔状構造物に働く外力による方向に拘わらず、いずれの方向に働く荷重に対しても確実に抵抗させることができる。   Further, according to the basic structure of the tower-like structure according to the invention of claim 3, it is possible to reliably resist the load acting in any direction regardless of the direction due to the external force acting on the tower-like structure. .

また、請求項４の発明に係る塔状構造物の基礎構造によれば、水平筋を効率的に配設することができ、アンボンドアンカーの長手方向に交差するいずれの方向においても確実に引張応力に抵抗させることができる。   Further, according to the foundation structure of the tower-like structure according to the invention of claim 4, the horizontal streaks can be efficiently arranged, and the tensile stress is surely ensured in any direction intersecting the longitudinal direction of the unbonded anchor. Can resist.

また、請求項５の発明に係る塔状構造物の基礎構造によれば、回転機などからの荷重が作用する場合であっても倒壊させることがなく、特に複雑な荷重がかかる風力発電用の柱脚部を支持する基礎に採用することが適している。   Further, according to the basic structure of the tower-like structure according to the invention of claim 5, even if a load from a rotating machine or the like is applied, it is not collapsed, and particularly for wind power generation where a complicated load is applied. It is suitable to be used for the foundation that supports the column base.

以下、図示した好ましい実施の形態に基づいて、この発明に係る塔状構造物の基礎構造を具体的に説明する。   Hereinafter, the basic structure of the tower-like structure according to the present invention will be specifically described based on the illustrated preferred embodiment.

図１にこの発明に係る構造を備えた基礎の概略を示しており、風力発電用の柱脚部等の塔状構造物１を支持している状態を示している。この搭状構造物１の建設場所の地中に打ち込まれた杭２に、基礎３が配置される。この実施形態では、この基礎３はフーチング部3aと台座部3bとを備えた形状に形成されている。   FIG. 1 shows an outline of a foundation provided with a structure according to the present invention, and shows a state in which a tower-like structure 1 such as a column base for wind power generation is supported. A foundation 3 is disposed on a pile 2 driven into the ground of the construction site of the tower structure 1. In this embodiment, the foundation 3 is formed in a shape including a footing portion 3a and a pedestal portion 3b.

搭状構造物１は、図２に示すように、環状のベースプレート４にアンボンドアンカー５を介して固定される。このアンボンドアンカー５は、前記ベースプレート４とアンカープレート６とに掛け渡されて、プレストレスが導入されるようにしてある。これらベースプレート４とアンカープレート６とは、図２に示すように円形に形成されており、アンボンドアンカー５は、この円周上に、これらベースプレート４等の円周に一対ずつが配置されている。なお、ベースプレート４等の中心は、塔状構造物１の柱断面中心Ｃとほぼ一致させてある。このアンボンドアンカー５と平行に縦筋７が配される。この縦筋７は、下端部が基礎３のフーチング部3aに達しており、該フーチング部3aに配置された配筋3cに接合されている。この縦筋７は、アンカーボルト５を挟んで、外側には外側縦筋7aが、内側には内側縦筋7bが、それぞれ配されている。また、外側縦筋7aの外側には、搭状構造物１の柱断面中心を中心とした円周に沿って環状の外側フープ筋8aが、内側縦筋7bの内側には内側フープ筋8bが、それぞれ縦筋７に接合されて配設されている。   As shown in FIG. 2, the tower structure 1 is fixed to an annular base plate 4 via unbonded anchors 5. The unbonded anchor 5 is stretched over the base plate 4 and the anchor plate 6 so that prestress is introduced. The base plate 4 and the anchor plate 6 are formed in a circular shape as shown in FIG. 2, and a pair of unbonded anchors 5 are arranged on the circumference of the base plate 4 and the like on the circumference. Note that the center of the base plate 4 or the like is substantially coincident with the column cross-sectional center C of the tower-like structure 1. Longitudinal stripes 7 are arranged in parallel with the unbond anchors 5. The vertical bar 7 has a lower end that reaches the footing part 3a of the foundation 3, and is joined to a bar arrangement 3c arranged in the footing part 3a. The vertical bars 7 are provided with outer vertical bars 7a on the outer side and inner vertical bars 7b on the inner side with the anchor bolt 5 interposed therebetween. Further, on the outer side of the outer vertical bar 7a, there is an annular outer hoop bar 8a along the circumference centered on the column cross-sectional center of the tower structure 1, and on the inner side of the inner vertical bar 7b, there is an inner hoop bar 8b. These are respectively connected to the longitudinal bars 7.

また、前記アンボンドアンカー５及び縦筋７と交差する方向には、水平筋９が配置されている。この水平筋９は、前記アンボンドアンカー５が環状のベースプレート４とアンカープレート６とに掛け渡されて円周に沿って配されていることから、図２及び図５に示すように、前記柱断面中心Ｃを中心とした円の法線方向に沿って放射状に配されている。また、この水平筋９は、前記外側縦筋7aと内側縦筋7bとを臨む位置に配置されている。   In addition, a horizontal line 9 is arranged in a direction intersecting with the unbond anchor 5 and the vertical line 7. As shown in FIGS. 2 and 5, the horizontal bars 9 are arranged so that the unbonded anchor 5 is stretched around the annular base plate 4 and the anchor plate 6 and is arranged along the circumference. They are arranged radially along the normal direction of the circle centered on the center C. Further, the horizontal stripe 9 is arranged at a position facing the outer vertical stripe 7a and the inner vertical stripe 7b.

前述したように、ベースプレート４とアンカープレート６に、プレストレスを導入した状態で掛け渡したアンボンドアンカー５と縦筋７、円周のフープ筋８、放射状水平筋９とにコンクリート10を打ち込んで、前記フーチング部3aと台座部3bとを形成する。前記台座部3bにあっては、前記水平筋９を配することができる外径寸法に形成されていればよい。なお、台座部3bを形成することなく、基礎３の上面を平面あるいは外側を低くした傾斜面に形成するものでも構わない。特に、上面に雨水等が滞留してしまわないように適宜に排水できるように傾斜面とすることが好ましい。この台座部3bを形成しない形状では、水平筋９を配するのに十分な外径を得ることができる。   As described above, the concrete 10 is driven into the unbonded anchor 5 and the vertical bars 7, the circumferential hoop bars 8, and the radial horizontal bars 9 that are spanned on the base plate 4 and the anchor plate 6 in a state where prestress is introduced. The footing part 3a and the base part 3b are formed. The pedestal portion 3b only needs to have an outer diameter that allows the horizontal streaks 9 to be disposed. In addition, you may form the upper surface of the foundation 3 in the flat surface or the inclined surface which made the outside low, without forming the base part 3b. In particular, it is preferable to use an inclined surface so that rainwater or the like does not stay on the upper surface and can be drained appropriately. With a shape that does not form the pedestal portion 3b, an outer diameter sufficient for arranging the horizontal streaks 9 can be obtained.

以上により構成された基礎構造では、例えば風車用タワーを固定するためにプレストレスが導入されたアンボンドアンカー５の周囲のコンクリート10については、図６の破線で示すようにアンボンドアンカー５の長手方向と、この長手方向と交差する方向とに引張荷重が作用する。これらの引張荷重に対して、アンボンドアンカー５の長手方向と交差させて配した前記水平筋９と、アンボンドアンカー５の長手方向に平行に前記縦筋７とがそれぞれ抵抗する。したがって、コンクリート10にひび割れが生じることが極力抑制され、破断することが防止される。   In the foundation structure configured as described above, for example, the concrete 10 around the unbonded anchor 5 into which prestress is introduced in order to fix the tower for the windmill, the longitudinal direction of the unbonded anchor 5 as shown by the broken line in FIG. A tensile load acts in a direction intersecting with the longitudinal direction. The horizontal bars 9 arranged to intersect with the longitudinal direction of the unbonded anchor 5 and the vertical bars 7 parallel to the longitudinal direction of the unbonded anchor 5 respectively resist these tensile loads. Therefore, the occurrence of cracks in the concrete 10 is suppressed as much as possible, and breakage is prevented.

また、風や地震等により受ける水平荷重が転倒モーメントとして作用するときにも前記と同様な荷重が作用するのに加えて、転倒モーメントによる圧縮側においてコンクリート基礎に水平方向の引張力が付加される。周囲のコンクリート10に前記水平筋９およびフープ筋８が配されていることにより法線方向の引張応力に抵抗し、コンクリート10にひび割れが生じることが極力抑制され、破断することが防止される。   Moreover, when a horizontal load received by a wind, an earthquake, etc. acts as a tipping moment, in addition to the same load as described above, a horizontal tensile force is applied to the concrete foundation on the compression side due to the tipping moment. . Since the horizontal bars 9 and the hoop bars 8 are arranged on the surrounding concrete 10, the tensile stress in the normal direction is resisted, and cracks in the concrete 10 are suppressed as much as possible, and breakage is prevented.

以上説明した実施形態では、ベースプレート４等を円形にして、アンボンドアンカー５を円周上に配した構造として説明したが、塔状構造物の断面形状に応じて、他の形状で配置することもできる。また、径方向に１対ずつのアンボンドアンカー５を配置したが、１本あるいは３本以上を配置するものとすることもできる。   In the above-described embodiment, the base plate 4 or the like is circular and the unbond anchor 5 is arranged on the circumference. However, the base plate 4 may be arranged in other shapes depending on the cross-sectional shape of the tower-like structure. it can. Further, one pair of unbonded anchors 5 is arranged in the radial direction, but one or three or more unbonded anchors may be arranged.

また、上述した実施形態では、風力発電のタワーに適した基礎構造として説明したが、これに限らず、モニュメントや煙突等のように上空の高位置まで伸長させた塔状構造物の基礎構造として用いることもできる。   Further, in the above-described embodiment, the basic structure suitable for the tower of wind power generation has been described. However, the basic structure is not limited to this, and the basic structure of the tower-like structure extended to a high position in the sky such as a monument or a chimney. It can also be used.

この発明に係る塔状構造物の基礎構造によれば、プレストレスを導入したアンボンドアンカーを用いることにより柱脚部が完全固定され、転倒モーメントがコンクリートに伝達されるときに起こるコンクリート引張応力に抵抗して、大きな水平荷重が繰り返し作用する風車用タワーに適した基礎構造となり、倒壊することを極力防止できて、塔状構造物の耐用年数を長くすることに寄与することができる。   According to the basic structure of the tower-like structure according to the present invention, the column base is completely fixed by using the unbonded anchor introduced with prestress, and resists the concrete tensile stress that occurs when the tipping moment is transmitted to the concrete. And it becomes a basic structure suitable for the tower for windmills which a big horizontal load acts repeatedly, can prevent collapsing as much as possible, and can contribute to lengthening the useful life of a tower-like structure.

この発明に係る構造を備えて基礎の概略の断面図である。1 is a schematic sectional view of a foundation having a structure according to the present invention. この発明に係る基礎構造の要部の配筋状態を説明する概略の斜視図である。It is a schematic perspective view explaining the bar arrangement state of the principal part of the foundation structure concerning this invention. 図に示す配筋状態の平面図であり、一部を省略してして示してある。It is a top view of the bar arrangement state shown to a figure, and has abbreviate | omitted and shown. 図１に示す断面図の一部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows a part of sectional drawing shown in FIG. 図１におけるＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected along the AA line in FIG. プレストレスを導入したアンボンドアンカーの周囲に作用する荷重の分布の概略を説明する図である。It is a figure explaining the outline of distribution of the load which acts on the circumference of the unbond anchor which introduced prestress.

符号の説明Explanation of symbols

１ 塔状構造物
２ 杭
３ 基礎
3a フーチング部
3b 台座部
４ ベースプレート
５ アンボンドアンカー
６ アンカープレート（アンカーリング）
７ 縦筋
7a 外側縦筋
7b 内側縦筋
８ フープ筋
8a 外側フープ筋
8b 内側フープ筋
９ 水平筋
10 コンクリート
Ｃ 柱断面中心 1 tower-like structure 2 pile 3 foundation
3a Footing part
3b Base 4 Base plate 5 Unbonded anchor 6 Anchor plate (anchor ring)
7 Longitudinal muscle
7a lateral longitudinal muscle
7b Medial longitudinal muscle 8 Hoop muscle
8a Outer hoop muscle
8b Inside hoop muscle 9 Horizontal muscle
10 Concrete C Column cross section center

Claims (5)

頂上部が上空の高位置まで伸長して、該頂上部及び柱脚部に作用する外力により、少なくとも転倒モーメント及び水平力等が作用する塔状構造物の基礎構造において、
前記搭状構造物の柱脚部を固定する、プレストレスを導入するアンボンドアンカーと、
前記アンボンドアンカーと平行な方向に配した縦筋と、
前記縦筋のそれぞれに接合させて、該縦筋の長手方向に適宜間隔で配した円周をなすフープ筋と、
前記アンボンドアンカーと前記縦筋とに交差する方向に配した放射状水平筋とからなり、
前記アンボンドアンカーと縦筋、円周のフープ筋、放射状水平筋に対してコンクリートを打ち込みコンクリート基礎部を形成してあることを特徴とする塔状構造物の基礎構造。 In the basic structure of the tower-like structure in which the top part extends to a high position in the sky and at least a tipping moment and a horizontal force act on the top part and the column base part by an external force,
An unbond anchor for fixing the column base portion of the tower structure, for introducing prestress,
Longitudinal bars arranged in a direction parallel to the unbond anchor;
A hoop line that is joined to each of the vertical bars and forms a circumference arranged at appropriate intervals in the longitudinal direction of the vertical bars,
Consists of radial horizontal streaks arranged in a direction intersecting the unbond anchors and the vertical streaks,
A foundation structure of a tower-like structure, wherein concrete is formed by driving concrete into the unbond anchors, vertical bars, circumferential hoop bars, and radial horizontal bars. 前記コンクリート基礎部をフーチング部と該フーチング部から立ち上げた台座部とを有する形状に形成し、
前記縦筋を前記フーチング部に到達させてあることを特徴とする請求項１に記載の塔状構造物の基礎構造。 Forming the concrete foundation part into a shape having a footing part and a pedestal part raised from the footing part;
The foundation structure of the tower-like structure according to claim 1, wherein the vertical bars reach the footing part. 前記アンボンドアンカーを、支持すべき塔状構造物の脚部下円周上に配置してあることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の塔状構造物の基礎構造。   The foundation structure of the tower-like structure according to claim 1 or 2, wherein the unbonded anchor is arranged on a circumference below a leg portion of the tower-like structure to be supported. 前記水平筋を、前記塔状構造物断面中心とした円の法線方向に配してあることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の塔状構造物の基礎構造。   The foundation structure of a tower-like structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the horizontal stripes are arranged in a normal direction of a circle centered on the section of the tower-like structure. . 前記塔状構造物が、風力発電用の柱脚部であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の塔状構造物の基礎構造。   The tower structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the tower structure is a column base for wind power generation.
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