JP5131832B2 - コンクリート構造 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート構造に関する。詳しくは、例えば、線源から放射される放射線を遮蔽するコンクリート構造に関する。

従来より、病院などの放射線利用施設には、加速器や放射線同位元素などの線源から放射される放射線を遮蔽するため、鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）や鉄骨造（Ｓ造）が採用されている。
ＲＣ造では、数ｍの極厚の鉄筋コンクリート躯体で線源を遮蔽し、放射線の強度の高い部分と低い部分とで、躯体の厚みを変化させる。
しかしながら、躯体の厚みが大きく変化する部分では、コンクリートの乾燥距離が異なるため、クラックが生じやすく、放射線を完全に遮蔽できないおそれがあった。ここで、乾燥距離とは、コンクリート中の水分が移動して外部に蒸散する距離である。

そこで、軽鉄下地に鉛板を設けた鉄骨造（Ｓ造）が提案されている。このＳ造では、コンクリートを用いないため、クラックが発生することはない。
しかしながら、鉛は単価が高く、しかも、遮蔽体は鉛板のみであるため、鉛を大量に使用することになり、結果的にコスト高となる。また、鉛板を軽鉄下地に取り付ける作業に時間がかかり、工期が長くなる、という問題があった。

さらに、鋼板を型枠としたコンクリート構造（以下、鋼板コンクリート造と呼ぶ）が提案されている。
鋼板コンクリート造は、鋼板をコンクリートの型枠として使用し、鋼板でコンクリートを覆う構造である。これにより、乾燥距離の長さが異なっても、全て鋼板で覆われているため、乾燥を防止できる。
しかしながら、現実には、コストが高くなるため、コンクリートの全面を鋼板で覆うことは難しい。このように、コンクリート鋼板構造では、コンクリートの全面を鋼板で覆うとコストが高くなるので、鋼板を全面に貼れないため、結果的に、ＲＣ造と同様の原因でクラックが生じやすくなる、という問題がある。

そこで、構造体の形状、施工計画、温度などを適切に評価したモデルを用いて、コンピュータ上でこのモデルの温度応力解析を行い、コンクリートの乾燥、収縮、および応力状態を把握することで、クラックの発生を極力抑制することが行われている。

また、コンクリートにひび割れ誘発体を埋設することで、品質に影響がない程度のクラックを、ひび割れ体の近傍に意図的に発生させて、クラックの発生位置を管理する手法が提案されている（特許文献１参照）。
また、コンクリートに線材や波形線材を混入することで、クラックの拡大を防止するとともに、クラックの発生位置を分散させて、躯体を貫通する大きなクラックの発生を防止する手法が提案されている（特許文献２参照）。
特開平１０−８８６９３号公報 特開２００４−３１７２４２号公報

しかしながら、上述のようにコンピュータにより応力解析では、解析が複雑になるためコストがかかるうえに、モデルの作成方法や解析方法によって解析結果が大きく異なるので、実際の現象を正確に予測することは困難である。
また、特許文献１に示された手法では、ひび割れ体をコンクリート型枠内に設置するために、このひび割れ体を保持する専用の治具を用意して、この治具をセットする必要がある。その結果、施工手間がかかってしまい、コストが上昇する。
また、特許文献２に示された手法では、大きなクラックの発生を抑制できるが、クラックの発生自体を抑制することはできない。

本発明は、乾燥距離の相違に起因するクラックの発生を低コストで抑制できるコンクリート構造を提供することを目的とする。

（１）放射線源を三方向から囲む平面視で略Ｃ字形状のコンクリート躯体である第１の壁部（例えば、後述の第１の壁部１１）と、当該第１の壁部の内側表面および外側表面に設けられた一対の金属板（例えば、後述の外側鋼板２１および内側鋼板２２）と、前記第１の壁部よりも壁厚が大きく前記第１の壁部に２箇所の壁厚変化部で接続して形成されて前記放射線源を残る一方から囲むコンクリート躯体である第２の壁部（例えば、後述の第２の壁部１２）と、を備え、前記一対の金属板は、それぞれ、前記第２の壁部側の表面に沿って同じ寸法だけ延出しており、前記第１の壁部の乾燥距離である、前記第１の壁部と前記第２の壁部との接続面である前記壁厚変化部の点から前記一対の金属板の前記第２の壁部側に延出した部分のそれぞれの先端までの直線距離が、前記第２の壁部の乾燥距離である当該第２の壁部の壁厚の半分に略等しくなるように、前記金属板の延出長さは、前記第２の壁部の壁厚の半分から、当該第２の壁部の壁厚の半分から前記第１の壁部の壁厚を引いた寸法までの間であることを特徴とするコンクリート構造。

（２）第１のコンクリート躯体と、当該第１のコンクリート躯体の表面に設けられた金属板（例えば、後述の外側鋼板２１Ａおよび内側鋼板２２Ａ）と、前記第１のコンクリート躯体より厚みが大きくかつ前記第１のコンクリート躯体に連続して形成された第２のコンクリート躯体と、を備えるコンクリート構造であって、前記金属板の端部のうち少なくとも一方は、前記第２のコンクリート躯体の内部に向かって延出していることを特徴とするコンクリート構造。

（３）請求項１または２に記載のコンクリート構造において、前記金属板の延出長さは、前記第１のコンクリート躯体および第２のコンクリート躯体の内部の特定の点について、乾燥距離が略等し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構造。

ここで、金属板とは、水分の通過を遮る板状の部材であれば、どのような材料でもよく、例えば、鋼板が挙げられる。
この発明によれば、鋼板の端部のうち少なくとも一方を、第２のコンクリート躯体の表面に沿って適宜延出させたり、第２のコンクリート躯体の内部に向かって適宜延出させたりすることにより、第１コンクリート躯体と第２コンクリート躯体との接合部分のコンクリートの乾燥距離を略同一にする。よって、乾燥収縮が不均一になるのを防止でき、乾燥距離の相違に起因するクラックの発生を抑制できる。また、従来のように特殊な治具を用いることもなく、鋼板を延出させるだけでよいので、低コストである。

本発明によれば、鋼板の端部のうち少なくとも一方を、第２のコンクリート躯体の表面に沿って適宜延出させたり、第２のコンクリート躯体の内部に向かって適宜延出させたりすることにより、第１コンクリート躯体と第２コンクリート躯体との接合部分のコンクリートの乾燥距離を略同一にする。よって、乾燥収縮が不均一になるのを防止でき、乾燥距離の相違に起因するクラックの発生を抑制できる。また、従来のように特殊な治具を用いることもなく、鋼板を延出させるだけでよいので、低コストである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係るコンクリート構造が適用された構造物１の平面図である。
構造物１は、放射線源Ｘから放射される放射線を遮蔽するものであり、放射線源Ｘを三方向から囲む略Ｃ字形状の第１のコンクリート躯体としての第１の壁部１１と、第１の壁部１１に連続して形成されて放射線源Ｘを残る一方向から囲む略Ｌ字形状の第２のコンクリート躯体としての第２の壁部１２と、を備える。

第１の壁部１１の壁厚はｔ_１であり、第２の壁部１２の壁厚は、第１の壁部１１より大きいｔ_２である。
以降、第１の壁部１１と第２の壁部１２との接続部分、つまり、構造物１の壁厚が変化する部分は、２箇所あり、図１中上側に位置するものを、壁厚変化部１３とし、図１中下側に位置するものを、壁厚変化部１４とする。

この第１の壁部１１の外側の表面には、外側鋼板２１が設けられている。この外側鋼板２１の壁厚変化部１３側の端部は、直線状に延びて、第２の壁部１２の表面に沿って寸法ｄ_１だけ延出している。一方、この外側鋼板２１の壁厚変化部１４側の端部は、壁厚変化部１４で屈曲して、第２の壁部１２の表面に沿って寸法ｄ_１だけ延出している。

また、第１の壁部１１の内側の表面には、内側鋼板２２が設けられている。この内側鋼板２２の両端部は、壁厚変化部１３、１４で屈曲して、第２の壁部１２の側の表面に沿って寸法ｄ_１だけ延出している。

第２の壁部１２の内部の中心部分の点１２１の乾燥距離は、この点１２Ａから第２の壁部１２の表面までの距離であり、この距離をＬ_１とする。このＬ１は、第２の壁部１２の壁厚ｔ_２の略１／２である。

壁厚変化部１３の点１３１の乾燥距離は、この点１３１から外側鋼板２１の壁厚変化部１３側の端部までの距離、あるいは、この点１３１から内側鋼板２２の壁厚変化部１３側の端部までの距離であり、この距離はＬ_１に略等しくなっている。
また、壁厚変化部１４の点１４１の乾燥距離は、この点１４１から外側鋼板２１の壁厚変化部１４側の端部までの距離、あるいは、この点１４１から内側鋼板２２の壁厚変化部１４側の端部までの距離であり、この距離はＬ_１に略等しくなっている。

上述のように、構造物１の壁については、第１の壁部１１の６面に外側鋼板２１および内側鋼板２２を設け、さらに、第２の壁部１２の１面に内側鋼板２２を設けて、結果的に、鋼板２１、２２を計７面に設けた。このうち、第２の壁部１２に設けられた内側鋼板２２には、壁厚の厚い第２の壁部１２が遮蔽体となるため、放射線遮蔽機能は不要となる。よって、この内側鋼板２２の設置面積は、乾燥距離を調整するためだけに適宜調整されてよい。

なお、構造物１の天井については、コンクリート躯体の内側の鋼板を厚くして遮蔽効果を得ることができる場合、コンクリート躯体の外側には、ある程度強度があり型枠になる板や放水シートを設けるだけでよいので、コンクリート躯体の外側の鋼板は不要となり、コンクリート躯体の内側の１面にのみ鋼板を設ければよい。一方、コンクリート躯体の内側の鋼板がそれほど厚くない場合、遮蔽効果を得るために、コンクリート躯体の外側にも鋼板が必要となり、鋼板を２面に設ける必要がある。

また、構造物１の床については、地下に施設が存在しない場合には、土とコンクリートとで放射線を遮蔽できるため、鋼板は不要となる。一方、地下あるいは下層階に施設が存在する場合には、コンクリート躯体の内側の１面に鋼板を設ける必要がある。なお、地下あるいは下層階に施設が存在しても、この地下あるいは下層階の施設の天井に厚い鋼板が設けられている場合には、鋼板は不要となる可能性がある。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）外側鋼板２１および内側鋼板２２の端部を、第２の壁部１２の表面に沿って適宜延出させることにより、第１の壁部１１と第２の壁部１２との接合部分の乾燥距離を略同一にして、乾燥収縮が不均一になるのを防止できる。よって、乾燥距離の相違に起因するクラックの発生を抑制できる。また、従来のように特殊な治具を用いることもなく、鋼板２１、２２を延出させるだけでよいので、低コストである。

〔第２実施形態〕
図２は、本発明の第２実施形態に係るコンクリート構造が適用された構造物１Ａの平面図である。
本実施形態では、外側鋼板２１Ａおよび内側鋼板２２Ａの延出方向が、第１実施形態と異なる。
すなわち、外側鋼板２１Ａの壁厚変化部１４側の端部は、直線状に延びて、第２の壁部１２の内部に向かって寸法ｄ_１だけ延出している。また、内側鋼板２２Ａの両端部は、直線状に延びて、第２の壁部１２の側の内部に向かって寸法ｄ_１だけ延出している。

壁厚変化部１３の点１３２の乾燥距離は、この点１３２から外側鋼板２１Ａの壁厚変化部１３側の端部までの距離である。また、壁厚変化部１３の点１３３の乾燥距離は、この点１３３から内側鋼板２２Ａの壁厚変化部１３側の端部を回り込んで第２の壁部１２の表面に至るまでの距離である。これらの距離は、Ｌ_１に略等しくなっている。

また、壁厚変化部１４の点１４２の乾燥距離は、この点１４２から内側鋼板２２Ａの壁厚変化部１４側の端部を回り込んで第２の壁部１２の表面に至るまでの距離である。壁厚変化部１４の点１４３の乾燥距離は、この点１４３から外側鋼板２１Ａの壁厚変化部１４側の端部を回り込んで第２の壁部１２の表面に至るまでの距離である。これらの距離は、Ｌ_１に略等しくなっている。

本実施形態によれば、上述の（１）と同様の効果がある。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

本発明の第１実施形態に係るコンクリート構造が適用された構造物の平面図である。 本発明の第２実施形態に係るコンクリート構造が適用された構造物の平面図である。

符号の説明

１１ 第１の壁部（第１のコンクリート躯体）
１２ 第２の壁部（第２のコンクリート躯体）
２１ 外側鋼板
２２ 内側鋼板

Claims (1)

1. 放射線源を三方向から囲む平面視で略Ｃ字形状のコンクリート躯体である第１の壁部と、当該第１の壁部の内側表面および外側表面に設けられた一対の金属板と、前記第１の壁部よりも壁厚が大きく前記第１の壁部に２箇所の壁厚変化部で接続して形成されて前記放射線源を残る一方から囲むコンクリート躯体である第２の壁部と、を備え、
   前記一対の金属板は、それぞれ、前記第２の壁部の表面に沿って同じ寸法だけ延出しており、
   前記第１の壁部の乾燥距離である、前記第１の壁部と前記第２の壁部との接続面である前記壁厚変化部の点から前記一対の金属板の前記第２の壁部側に延出した部分のそれぞれの先端までの直線距離が、前記第２の壁部の乾燥距離である当該第２の壁部の壁厚の半分に略等しくなるように、
   前記金属板の延出長さは、前記第２の壁部の壁厚の半分から、当該第２の壁部の壁厚の半分から前記第１の壁部の壁厚を引いた寸法までの間であることを特徴とするコンクリート構造。

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