JP4402283B2 - 複合構造の柱 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄筋コンクリートと他の材料を組み合わせて構築する橋脚や地下駐車場の支柱など複合構造の柱に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の橋梁の橋脚などの柱は、鉄筋コンクリート又は鋼材による単一材料の構造形式であった。
ここで、橋脚に求められる性能は、橋桁の自重や橋梁を通過する自動車又は列車の荷重等で構成される鉛直荷重に耐え得る性能と、地震時などに作用する水平荷重に耐え得る性能である。
これら両方の性能を満たすように鉄筋コンクリートで橋脚などの柱を構築すると、鉛直荷重のみに耐え得る構造とした場合に比べ、柱の断面積は当然大きくなる。
また、鋼材のみで柱を構築した場合は、多くの鋼材を使用する。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】
前記した従来の橋脚などの柱にあっては、次のような問題点がある。
＜イ＞鉄筋コンクリートによる単一材料の構造形式とした場合は、橋脚の断面積が大きくなる。このため、橋脚自体の自重が重くなり、橋脚を支える基礎の構造も大きな荷重に耐えうるものとする必要がある。また、鉄筋やコンクリートの使用量が多くなるため材料費が高くなる。
＜ロ＞断面積の大きな鉄筋コンクリート製の柱は、圧迫感がある。このため、街中の高架橋などの橋脚として使用されると、街の景観が悪化するおそれがある。また、構造物の柱として使用した場合も圧迫感がある。
＜ハ＞鉄筋コンクリートによる単一の構造形式の柱は、固有振動数が短周期となるため、地震時に発生するエネルギーが減衰しにくい。
＜ニ＞鋼材のみで柱を構築した場合は、高価な鋼材の使用量が多くなり、材料費が高くなる。また、鋼材を使用した場合は、通常メンテナンスが必要となる。
【０００４】
【本発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、鉄筋コンクリート製の柱に比べて自重を大幅に低減できる複合構造の柱を提供することを目的とする。
また、本発明は鉄筋コンクリート製の柱に比べて柱を支える基礎の規模を低減できる複合構造の柱を提供することを目的とする。
更に、本発明は地震時に発生するエネルギーを減衰できる複合構造の柱を提供することを目的とする。
また、本発明は圧迫感の少ない複合構造の柱を提供することを目的とする。
そして、本発明は材料費を削減できる複合構造の柱を提供することを目的とする。
本発明は、これらの目的の少なくとも一つを達成するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明の複合構造の柱は、橋桁を支持する複合構造の柱であって、間隔をおいて配置した複数の側柱と、前記側柱間を連結する複数の剛性補強材と、からなり、側柱に配置する鉄筋を、剛性補強材に設けた穴に通して側柱用のコンクリート内に設置し、前記複数の剛性補強材を前記複数の側柱の整列方向と略直交する方向に間隔をおいて配置したことを特徴とするものである。
ここで、前記剛性補強材を上部から下部まで配置せず、途中を不連続に配置することもできる。
【０００６】
【本発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【０００７】
＜イ＞全体の構成
本発明の複合構造の柱とは、橋梁の橋脚、地下駐車場の支柱、浄水場の支柱、建物の柱、門の柱などの柱を複合構造としたものをいう。
以下、橋梁の橋脚を例に説明する。
橋脚１０を複数の側柱１と複数の剛性補強材２とで構成する。
橋脚の上部には橋桁３を、橋脚の下部には基礎５を設ける。
基礎５は、橋脚１０を支持できる構造及び規模のものであればよく、直接基礎、杭基礎、ケーソン基礎などが使用できる。
【０００８】
＜ロ＞側柱
側柱１は、鉄筋コンクリートで構築する柱状又は板状の構造体である。
側柱１は、間隔をおいて複数配置する。
例えば、橋桁３の長手方向に間隔をおいて２体（図１参照）又は３体の側柱１を配置する。なお、間隔をおく方向は設計事項であるため、これと直交する方向、即ち橋桁３の横断方向であってもよい。また、側柱１を何本使用するかも設計事項であるため任意に決めることができる。
本発明の橋脚１０は、側柱１で鉛直荷重又は常時の荷重を支持する。ここで、鉛直荷重とは橋桁等の自重や橋梁を通過する自動車又は列車の荷重等から生じ、橋脚１０に作用する鉛直方向の荷重をいい、常時の荷重とは地震時の荷重と区別した場合の常時に橋脚に作用する荷重をいう。
【０００９】
＜ハ＞剛性補強材
剛性補強材２は、間隔をおいて並べた側柱１間を連結する連結材である。
剛性補強材２の材料には、鋼材、ステンレス材、耐候性鋼材、繊維強化金属（ＦＲＭ）等の金属材料、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、繊維強化コンクリート等が使用できる。
剛性補強材２の形状は、波形板状、矢板状、トラス状等が使用できる。
剛性補強材２として波形板状のものを使用した実施例を図１、２、４に示す。また、剛性補強材２としてトラス状のもの（トラス材２ｂ）を使用した実施例を図５に示す。
剛性補強材２には、必要に応じて防食処理を施す。例えば、ウレタン塗料、フッ素系塗料、エポキシ系塗料等による塗装、モルタル等の吹き付けなどが考えられる。
剛性補強材２は、橋脚１０全体の剛性を高めるために配置する部材である。よって、上述した側柱１が負担するような鉛直荷重を直接負担することはない。
【００１０】
＜ニ＞側柱と剛性補強材の接合
剛性補強材２は、側柱１の整列方向と略直交する方向に間隔をおいて複数設置する。図２に２枚の剛性補強材２を設置する場合の斜視図を示す。
剛性補強材２は、側柱１と一体になるように接合する。
例えば、側柱１に配置する鉄筋４を剛性補強材２に設けた穴に通し、側柱１用のコンクリートを打設する。こうすれば、側柱１と剛性補強材２を一体化させることができる。
【００１１】
＜ホ＞剛性補強材の配置
剛性補強材２は、橋脚１０の上部から下部まで配置する。
橋脚１０の下部付近では、メンテナンス用の通用口６等を設けるために剛性補強材２を配置しない部分があってもよい。
また、側柱１と剛性補強材２に囲まれた空間での結露を防止するために、必要に応じて換気用の通気孔２１を設けてもよい。
更に、剛性補強材２の材料を低減するため、デザイン上の観点などから、剛性補強材２を不連続に配置してもよい。
また、側柱１と剛性補強材２に囲まれた空間には、エアモルタル、軽量コンクリート、発泡スチロール、石炭灰などの軽量の充填材を充填してもよい。この結果、剛性補強材２の内側のメンテナンスを省くことができる。
【００１２】
＜ヘ＞作用
複数の側柱１と複数の剛性補強材２とで構成した橋脚１０に荷重が作用した場合、本発明の複合構造の橋脚は以下のように対応する。
側柱１で鉛直荷重又は常時に作用する荷重に対抗し、水平荷重又は地震時に作用する荷重には剛性補強材２も含めた橋脚１０全体の剛性で対抗する。
ここで、橋脚１０全体の剛性を高めるために使用するのは、軽量の剛性補強材２である。
このため、鉄筋コンクリートのみで構築した同じ性能の橋脚に比べて、大幅に自重を軽くすることができる。この結果、橋脚１０を支える基礎５の規模も小さくすることができ、地震時の慣性力も低減できる。
また、本発明の複合構造の橋脚は、鉄筋コンクリートのみで構築した同じ性能の橋脚に比べて固有振動数が長周期化するため、地震時に発生するエネルギーの減衰が図れる。
さらに、橋脚の中央に配置される剛性補強材２がアクセントとなり、橋脚１０の巨大感や圧迫感を払拭することができる。
【００１３】
【実施例】
＜イ＞波形鋼板
剛性補強材２として波形鋼板２ａを使用した場合について説明する。
波形鋼板は軸方向剛性がほとんどなく、図３に示すような軸力が作用すると、アコーディオンのように伸縮する（アコーディオン効果）。
一方、せん断座屈耐力は全体座屈に対しても局部座屈に対しても高いため、補剛材として使用できる。
このため複数の側柱１と複数の波形鋼板２ａとで構成した橋脚１０に荷重が作用した場合、鉛直荷重は側柱１にのみ作用して波形鋼板２ａにはアコーディオン効果により作用しない。
一方、水平荷重が作用した場合は、せん断座屈耐力が高い波形鋼板２ａと側柱１の複合構造の橋脚１０全体の剛性で対抗することができる。
【００１４】
＜ロ＞断面比較
橋脚としての性能が同程度になるように鉄筋コンクリートのみで橋脚を構築した場合（以下、従来構造という）と、鉄筋コンクリート製の側柱１と波形鋼板２ａで複合構造の橋脚を構築した場合（以下、本発明構造という）の断面の比較をおこなう。
従来構造の橋脚の必要断面積は2.8ｍ2となるのに対し、本発明構造の橋脚の必要断面積は1.4ｍ2でよい。
【００１５】
【本発明の効果】
本発明の複合構造の柱は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞鉄筋コンクリート製の側柱と軽量の剛性補強材とで構成する複合構造の柱である。このため、鉄筋コンクリート製の柱に比べて自重を大幅に低減できる。また、柱の自重を大幅に低減できるため、柱を支える基礎の規模も低減できる。
＜ロ＞本発明の複合構造の柱は、鉄筋コンクリートのみで構築した同じ性能の柱に比べて固有振動数が長周期化する。このため、地震時に発生するエネルギーの減衰が期待できる。
＜ハ＞柱の中央に側部と異なる材質及び形状の剛性補強材が配置される。このため、剛性補強材がアクセントとなり、柱の圧迫感を払拭することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の複合構造の柱の実施例の斜視図
【図２】側柱と剛性補強材の接合部の実施例の斜視図
【図３】波形鋼板の荷重作用時の説明図
【図４】複合構造の柱の実施例の断面図
【図５】トラス材を使用した複合構造の柱の実施例の側面図
【符号の説明】
１０・・橋脚
１・・・側柱
２・・・剛性補強材
２ａ・・波形鋼板
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄筋コンクリートと他の材料を組み合わせて構築する橋脚や地下駐車場の支柱など複合構造の柱に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の橋梁の橋脚などの柱は、鉄筋コンクリート又は鋼材による単一材料の構造形式であった。
ここで、橋脚に求められる性能は、橋桁の自重や橋梁を通過する自動車又は列車の荷重等で構成される鉛直荷重に耐え得る性能と、地震時などに作用する水平荷重に耐え得る性能である。
これら両方の性能を満たすように鉄筋コンクリートで橋脚などの柱を構築すると、鉛直荷重のみに耐え得る構造とした場合に比べ、柱の断面積は当然大きくなる。
また、鋼材のみで柱を構築した場合は、多くの鋼材を使用する。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】
前記した従来の橋脚などの柱にあっては、次のような問題点がある。
＜イ＞鉄筋コンクリートによる単一材料の構造形式とした場合は、橋脚の断面積が大きくなる。このため、橋脚自体の自重が重くなり、橋脚を支える基礎の構造も大きな荷重に耐えうるものとする必要がある。また、鉄筋やコンクリートの使用量が多くなるため材料費が高くなる。
＜ロ＞断面積の大きな鉄筋コンクリート製の柱は、圧迫感がある。このため、街中の高架橋などの橋脚として使用されると、街の景観が悪化するおそれがある。また、構造物の柱として使用した場合も圧迫感がある。
＜ハ＞鉄筋コンクリートによる単一の構造形式の柱は、固有振動数が短周期となるため、地震時に発生するエネルギーが減衰しにくい。
＜ニ＞鋼材のみで柱を構築した場合は、高価な鋼材の使用量が多くなり、材料費が高くなる。また、鋼材を使用した場合は、通常メンテナンスが必要となる。
【０００４】
【本発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、鉄筋コンクリート製の柱に比べて自重を大幅に低減できる複合構造の柱を提供することを目的とする。
また、本発明は鉄筋コンクリート製の柱に比べて柱を支える基礎の規模を低減できる複合構造の柱を提供することを目的とする。
更に、本発明は地震時に発生するエネルギーを減衰できる複合構造の柱を提供することを目的とする。
また、本発明は圧迫感の少ない複合構造の柱を提供することを目的とする。
そして、本発明は材料費を削減できる複合構造の柱を提供することを目的とする。
本発明は、これらの目的の少なくとも一つを達成するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明の複合構造の柱は、橋桁を支持する複合構造の柱であって、間隔をおいて配置した複数の側柱と、前記側柱間を連結する複数の剛性補強材と、からなり、側柱に配置する鉄筋を、剛性補強材に設けた穴に通して側柱用のコンクリート内に設置し、前記複数の剛性補強材を前記複数の側柱の整列方向と略直交する方向に間隔をおいて配置したことを特徴とするものである。
ここで、前記剛性補強材を上部から下部まで配置せず、途中を不連続に配置することもできる。
【０００６】
【本発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【０００７】
＜イ＞全体の構成
本発明の複合構造の柱とは、橋梁の橋脚、地下駐車場の支柱、浄水場の支柱、建物の柱、門の柱などの柱を複合構造としたものをいう。
以下、橋梁の橋脚を例に説明する。
橋脚１０を複数の側柱１と複数の剛性補強材２とで構成する。
橋脚の上部には橋桁３を、橋脚の下部には基礎５を設ける。
基礎５は、橋脚１０を支持できる構造及び規模のものであればよく、直接基礎、杭基礎、ケーソン基礎などが使用できる。
【０００８】
＜ロ＞側柱
側柱１は、鉄筋コンクリートで構築する柱状又は板状の構造体である。
側柱１は、間隔をおいて複数配置する。
例えば、橋桁３の長手方向に間隔をおいて２体（図１参照）又は３体の側柱１を配置する。なお、間隔をおく方向は設計事項であるため、これと直交する方向、即ち橋桁３の横断方向であってもよい。また、側柱１を何本使用するかも設計事項であるため任意に決めることができる。
本発明の橋脚１０は、側柱１で鉛直荷重又は常時の荷重を支持する。ここで、鉛直荷重とは橋桁等の自重や橋梁を通過する自動車又は列車の荷重等から生じ、橋脚１０に作用する鉛直方向の荷重をいい、常時の荷重とは地震時の荷重と区別した場合の常時に橋脚に作用する荷重をいう。
【０００９】
＜ハ＞剛性補強材
剛性補強材２は、間隔をおいて並べた側柱１間を連結する連結材である。
剛性補強材２の材料には、鋼材、ステンレス材、耐候性鋼材、繊維強化金属（ＦＲＭ）等の金属材料、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、繊維強化コンクリート等が使用できる。
剛性補強材２の形状は、波形板状、矢板状、トラス状等が使用できる。
剛性補強材２として波形板状のものを使用した実施例を図１、２、４に示す。また、剛性補強材２としてトラス状のもの（トラス材２ｂ）を使用した実施例を図５に示す。
剛性補強材２には、必要に応じて防食処理を施す。例えば、ウレタン塗料、フッ素系塗料、エポキシ系塗料等による塗装、モルタル等の吹き付けなどが考えられる。
剛性補強材２は、橋脚１０全体の剛性を高めるために配置する部材である。よって、上述した側柱１が負担するような鉛直荷重を直接負担することはない。
【００１０】
＜ニ＞側柱と剛性補強材の接合
剛性補強材２は、側柱１の整列方向と略直交する方向に間隔をおいて複数設置する。図２に２枚の剛性補強材２を設置する場合の斜視図を示す。
剛性補強材２は、側柱１と一体になるように接合する。
例えば、側柱１に配置する鉄筋４を剛性補強材２に設けた穴に通し、側柱１用のコンクリートを打設する。こうすれば、側柱１と剛性補強材２を一体化させることができる。
【００１１】
＜ホ＞剛性補強材の配置
剛性補強材２は、橋脚１０の上部から下部まで配置する。
橋脚１０の下部付近では、メンテナンス用の通用口６等を設けるために剛性補強材２を配置しない部分があってもよい。
また、側柱１と剛性補強材２に囲まれた空間での結露を防止するために、必要に応じて換気用の通気孔２１を設けてもよい。
更に、剛性補強材２の材料を低減するため、デザイン上の観点などから、剛性補強材２を不連続に配置してもよい。
また、側柱１と剛性補強材２に囲まれた空間には、エアモルタル、軽量コンクリート、発泡スチロール、石炭灰などの軽量の充填材を充填してもよい。この結果、剛性補強材２の内側のメンテナンスを省くことができる。
【００１２】
＜ヘ＞作用
複数の側柱１と複数の剛性補強材２とで構成した橋脚１０に荷重が作用した場合、本発明の複合構造の橋脚は以下のように対応する。
側柱１で鉛直荷重又は常時に作用する荷重に対抗し、水平荷重又は地震時に作用する荷重には剛性補強材２も含めた橋脚１０全体の剛性で対抗する。
ここで、橋脚１０全体の剛性を高めるために使用するのは、軽量の剛性補強材２である。
このため、鉄筋コンクリートのみで構築した同じ性能の橋脚に比べて、大幅に自重を軽くすることができる。この結果、橋脚１０を支える基礎５の規模も小さくすることができ、地震時の慣性力も低減できる。
また、本発明の複合構造の橋脚は、鉄筋コンクリートのみで構築した同じ性能の橋脚に比べて固有振動数が長周期化するため、地震時に発生するエネルギーの減衰が図れる。
さらに、橋脚の中央に配置される剛性補強材２がアクセントとなり、橋脚１０の巨大感や圧迫感を払拭することができる。
【００１３】
【実施例】
＜イ＞波形鋼板
剛性補強材２として波形鋼板２ａを使用した場合について説明する。
波形鋼板は軸方向剛性がほとんどなく、図３に示すような軸力が作用すると、アコーディオンのように伸縮する（アコーディオン効果）。
一方、せん断座屈耐力は全体座屈に対しても局部座屈に対しても高いため、補剛材として使用できる。
このため複数の側柱１と複数の波形鋼板２ａとで構成した橋脚１０に荷重が作用した場合、鉛直荷重は側柱１にのみ作用して波形鋼板２ａにはアコーディオン効果により作用しない。
一方、水平荷重が作用した場合は、せん断座屈耐力が高い波形鋼板２ａと側柱１の複合構造の橋脚１０全体の剛性で対抗することができる。
【００１４】
＜ロ＞断面比較
橋脚としての性能が同程度になるように鉄筋コンクリートのみで橋脚を構築した場合（以下、従来構造という）と、鉄筋コンクリート製の側柱１と波形鋼板２ａで複合構造の橋脚を構築した場合（以下、本発明構造という）の断面の比較をおこなう。
従来構造の橋脚の必要断面積は2.8ｍ2となるのに対し、本発明構造の橋脚の必要断面積は1.4ｍ2でよい。
【００１５】
【本発明の効果】
本発明の複合構造の柱は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞鉄筋コンクリート製の側柱と軽量の剛性補強材とで構成する複合構造の柱である。このため、鉄筋コンクリート製の柱に比べて自重を大幅に低減できる。また、柱の自重を大幅に低減できるため、柱を支える基礎の規模も低減できる。
＜ロ＞本発明の複合構造の柱は、鉄筋コンクリートのみで構築した同じ性能の柱に比べて固有振動数が長周期化する。このため、地震時に発生するエネルギーの減衰が期待できる。
＜ハ＞柱の中央に側部と異なる材質及び形状の剛性補強材が配置される。このため、剛性補強材がアクセントとなり、柱の圧迫感を払拭することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の複合構造の柱の実施例の斜視図
【図２】側柱と剛性補強材の接合部の実施例の斜視図
【図３】波形鋼板の荷重作用時の説明図
【図４】複合構造の柱の実施例の断面図
【図５】トラス材を使用した複合構造の柱の実施例の側面図
【符号の説明】
１０・・橋脚
１・・・側柱
２・・・剛性補強材
２ａ・・波形鋼板
Claims (2)
- 橋桁を支持する複合構造の柱であって、
間隔をおいて配置した複数の側柱と、
前記側柱間を連結する複数の剛性補強材と、からなり、
側柱に配置する鉄筋を、
剛性補強材に設けた穴に通して側柱用のコンクリート内に設置し、
前記複数の剛性補強材を前記複数の側柱の整列方向と略直交する方向に間隔をおいて配置したことを特徴とする、
複合構造の柱。 - 請求項１記載の複合構造の柱において、
前記剛性補強材を上部から下部まで配置せず、途中を不連続に配置したことを特徴とする、
複合構造の柱。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000389271A JP4402283B2 (ja) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | 複合構造の柱 |
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|---|---|---|---|
| JP2000389271A JP4402283B2 (ja) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | 複合構造の柱 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002188243A JP2002188243A (ja) | 2002-07-05 |
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2000
- 2000-12-21 JP JP2000389271A patent/JP4402283B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2002188243A (ja) | 2002-07-05 |
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