JP5948381B2 - 柱状構造体、及び柱状構造体の施工方法 - Google Patents
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特許文献2に記載の耐震補強装置は、径方向に2分割された一対の補強筒体と、該補強筒体の内側と柱との間に流し込まれるコンクリートと、を有している。補強筒体には、一方の接続縁に突設される複数の雄側接続部と、他方の接続縁に該雄側接続部と同一の形状に凹設される雌側接続部とが設けられている。これら雄側接続部と雌側接続部を互いに嵌合することで、一対の補強筒体が接続される。
特許文献3に記載の耐震補強方法では、コンクリート脚柱を分割された複数の鋼板で囲み、これら鋼板同士が対向するシーム部を内側から連結用部材で連結したのち、脚柱と鋼板との間の隙間にグラウト材を充填する工程を含む。
特許文献4に記載の耐震補強構造は、平面視で略C字型に屈曲加工された一対の板材と、板材のフランジ部に設けられた複数のアンカーバーと、を有している。既存柱は、これらアンカーバーで挟み込まれ、板材と既存柱との間の隙間には充填材が注入される。
例えば、上記特許文献1に記載された技術では、複数の円筒材同士を接続するに当たって連結リブが必要となるのみならず、この連結リブ同士もテンションバーによって連結される必要がある。
同様にして、上記特許文献2に記載された耐震補強装置では、補強筒体にそれぞれ雄側接続部と雌側接続部を設けた上で、これら接続部の内外面に対して当て板をそれぞれボルト止めして配置する必要がある。
さらに、上記特許文献3に記載された耐震補強方法では、シーム部に突起部を形成する必要があるため、鋼板に施される加工が複雑になってしまう。
加えて、特許文献4に記載された耐震補強構造は、アンカーバーを板材のフランジ部に設ける必要があるため、特許文献3に記載の技術と同様に、板材の製作に多くの工数を要する。
本発明の請求項1に係る柱状構造体は、軸線が上下方向に沿って延び、地盤上に配置された外郭筒と、前記外郭筒内に充填された充填材と、を備える柱状構造体であって、前記外郭筒は、前記軸線上に位置する基準軸回りの方向である周方向に複数の分割体に分割され、前記外郭筒には、前記周方向に隣接する前記複数の分割体における互いに対向する端縁を接続する接続部が設けられ、前記接続部は、前記周方向に隣接する前記複数の分割体における互いに対向する端縁のうち、一方の前記分割体における端縁が前記基準軸から離間する方向に折曲された第一折曲部と、他方の前記分割体における端縁が前記基準軸に近接する方向に折曲されて前記第一折曲部に係合するとともに、他方の前記分割体の主部の周方向端縁に設けられた第二折曲部とを有し、前記第二折曲部は、前記主部と対向する折しろ部と、前記折しろ部と前記主部とをつなぐ湾曲部と、を有し、前記湾曲部は、前記周方向から外部に対して露出しており、前記分割体として、下端部が地盤に固定されたガイド部材と、前記ガイド部材に前記接続部を介して接続された補強板と、を備え、前記ガイド部材は、上下方向に連続して延び、前記補強板は、上下方向に複数に分割されている。
さらに、複数の分割体同士の接続部を形成するための第一折曲部と第二折曲部とは、分割体の端縁を折曲することのみによって形成することができるため、接続部を有する分割体を容易かつ低コストで得ることができる。
加えて、第一折曲部と第二折曲部とを係合させることのみによって、工作機械や重機等を用いることなく、分割体同士を接続することができる。
また、このような構成では、外郭筒が、補強板とガイド部材とからなる複数の分割体に分割される。すなわち、外郭筒を一体に形成した場合に比べて、重量や大きさを削減することができる。
さらに、補強板とガイド部材とは互いに接続部によって接続される。接続部は、補強板、ガイド部材それぞれの端縁を折曲することのみによって形成することができるため、接続部を有する補強板、ガイド部材を容易かつ低コストで得ることができる。
加えて、このような構成では、上下方向に連続して延びるガイド部材によって、上下方向に複数に分割された補強板を、ずれ等を生じることなく正確に配置することができる。
さらに、補強板が上下方向に複数に分割されている。これにより、補強板を一体に形成した場合に比べて、重量や大きさが削減されることにより、工作機械や重機等を用いることなく柱状構造体を補強することができる。
加えて、下側の外郭筒に対して、上側の外郭筒が所定の寸法以上に嵌合することを、ストッパ部によって抑止することができる。
また、このような柱状構造体の施工方法によれば、上下方向にわたって複数の分割体を接続することによって外郭筒を形成することができる。すなわち、上下方向の寸法が比較的に大きな柱状構造体が求められる場合であっても、容易に対応することができる。
加えて、外郭筒を上下方向にわたって一体に形成する場合に比べて、重量や大きさが削減されることにより、工作機械や重機等を用いることなく柱状構造体の施工を行うことができる。
加えて、分割体が、基準軸と同軸となるように配置されることにより、この分割体を用いて施工される柱状構造体の軸線も上記基準線と同軸となるように施工することができる。
加えて、分割体が、基準軸と同軸となるように配置されることにより、この分割体を用いて施工される柱状構造体の軸線も上記基準線と同軸となるように施工することができる。
また、請求項1の柱状構造体によれば、外郭筒が補強板とガイド部材とによって構成されることで、外郭筒を一体に形成した場合に比べて、重量や大きさを削減することができるため、容易に施工を行うことができる。
さらに、請求項1の柱状構造体によれば、補強板を一体に形成した場合に比べて、重量や大きさを削減することができるため、容易に施工を行うことができる。
以下、本発明の第一実施形態に係る柱状構造体1、及び柱状構造体1の施工方法について、図面を参照して説明する。
図1に示すように、本実施形態の柱状構造体1は、地盤上から上方に向かって立設される柱体本体10と、この柱体本体10の外周に覆うように配置される外郭筒2と、柱体本体10の下部に設けられて外郭筒2の位置を決定する位置決め部材3と、この外郭筒2と柱体本体10との間の間隙Xに充填される充填材4と、を備える。
柱体本体10は、その軸線が、上下方向に沿って延びる基準軸Oと一致するようにして地盤上に立設されている。さらに、本実施形態では、柱体本体10の軸線方向(上下方向)に沿って、複数(3つ)の外郭筒2が互いに隣り合うように配置されている。すなわち、柱体本体10の軸線と、外郭筒2の軸線とは、ともに上述の基準軸Oに一致するようにして配置される。また、これら3つの外郭筒2は、地盤上から柱体本体10の延在中途までの領域を覆うように配置される。すなわち、柱体本体10の上部は外部に対して露出している。
柱体本体10は、例えば建造物を支えるための基礎柱や、鉄道用の架線柱等、柱状をなすものであって、特に耐震性が要求されるもの全般を指す。
ここで、本実施形態における柱体本体10は、軸線と直交する方向における断面が矩形となるように形成されている。しかし、柱体本体10の断面形状は本実施形態によっては限定されず、円形や矩形、楕円形等の断面を有する柱体本体10もその適用対象とする。
図2と図3に示すように、1つの分割体20は、上下方向から見て半円弧状をなすように湾曲した板状の部材である。本実施形態では、2つの分割体20,20が互いに接続されることで略円筒形を有する外郭筒2が形成される。さらに、この外郭筒2は、図1に示すように、上方から下方に向かうに従って次第に縮径するように形成されている。これら2つの分割体20を、それぞれ第一補強板21(補強板21)、第二補強板22(補強板22)とする。
湾曲部21Eは、上述の主部21Aの周方向端縁21Bから折しろ部21Dの湾曲部側端縁21Fに向かうに従って次第に湾曲するように形成されている。折しろ部21Dは、この湾曲部21Eにおける開口側端縁21Gから略平面状に延びるように形成されている。
まず、第一折曲部21Cにおける第一開口部21Hに、第二折曲部22Cの折しろ部22Dにおける開口側端縁22Gが挿入される。すなわち、第二折曲部22Cの開口部側端縁が、第一開口部21Hを介して間隙Yの内部に向かって挿入される。このとき、第二折曲部22Cの開口部側端縁は、第一折曲部21Cにおける湾曲部21Eの内側に当接するまで挿入される。第一折曲部21Cと第二折曲部22Cとは、以上のようにして互いに係合して、接続部5を構成する。
上部湾曲部61は、外郭筒2の上部端縁に連続して設けられるとともに、下方に湾曲しながら径方向内側に向かって延びている。ストッパ部外壁62は、上部湾曲部61から下方に向かって平板状に延びるように形成されている。このストッパ部外壁62と径方向において対向する位置にはストッパ部内壁63が設けられている。さらに、これらストッパ部外壁62の下部とストッパ部内壁63の下部とは、下部湾曲部64によって互いに接続されている。
すなわち、ストッパ部外壁62とストッパ部内壁63との間には凹溝65が形成される。ここで、ストッパ部外壁62とストッパ部内壁63との間の離間寸法は、外郭筒2を構成する薄板鋼板の厚さ寸法と略同等か、若しくはわずかに大きくなるように設定されている。また、このようなストッパ部6は、外郭筒2(第一補強板21,第二補強板22)の上部における端縁に、例えば曲げ加工等を施すことで形成される。
さらに、上述のように接続部5が設けられている領域には切欠きCが形成されているため、下側に位置する外郭筒2の接続部5は、上側に位置する外郭筒2の下部端縁とは干渉することがない。
続いて、位置決め部材3の構成について説明する。位置決め部材3は、上述の外郭筒2の位置を正確に決定するために用いられる部材である。図8に示すように、位置決め部材3は、例えばモルタルブロックやスタイロフォーム等を、厚肉円盤状に成形することで構成された部材である。位置決め部材3の上下方向における両面は、柱体本体10の上下方向における断面積よりも十分に大きな断面積を有する円形の面とされている。
充填材4は、上述の外郭筒2が柱体本体10に取り付けられた状態において、柱体本体10と外郭筒2の内壁2Aとの間に充填される部材である。充填材4としては、例えばグラウトや無収縮モルタル、コンクリート等を用いることが好適である。施工後に充填材4が硬化することによって、外郭筒2は柱体本体10に対して強固に固定される。
続いて、以上のように構成された外郭筒2を用いた場合における柱状構造体1の施工方法について図9を参照して説明する。ここでは、柱状構造体1の施工の一例として、既設の柱体本体10に対して補強を施す際の態様について説明する。
図9に示すように、柱体本体10に補強を施すに当たっては、まず外郭筒2の位置決めを行うために、上述の工程に則して位置決め部材3を配置する。(図9(a))
以上により、柱状構造体1の施工(柱体本体10の補強)が完了する。
加えて、外郭筒2と一体にストッパ部6が設けられていることにより、下側の外郭筒2に対して、上側の外郭筒2が所定の寸法以上に嵌合することを抑止することができる。
外郭筒2が、柱体本体10の軸線と同軸となるように配置されることにより、柱体本体10を外周全体にわたって均等に補強することができる。これにより、柱体本体10の耐力を向上することができる。
加えて、複数の外郭筒2の軸線が、上下方向にわたって柱体本体10の軸線と同軸となるように配置されることにより、柱体本体10を外周全体、ならびに上下方向にわたって均等に補強することができる。これにより、柱体本体10の耐力をさらに向上することができる。
上述の実施形態では、柱状構造体1は、既存の柱体本体10の外周を外郭筒2によって覆うとともに、これら外郭筒2と柱体本体10との間の間隙Xに充填材4を充填することで構成される。しかしながら、柱状構造体1の態様はこれに限られず、例えば図16に示すような構成としてもよい。
また、柱状構造体1の耐力を向上させるために、充填材4の内部に鉄筋材等を設けてもよい。
続いて、本発明の第二実施形態について、図面を参照して説明する。なお、上述の第一実施形態と同様の部材については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
図5から図7に示すように、本実施形態に係る柱状構造体1では、以下の点で第一実施形態とは異なる。
また、ガイド部材7の下側における端縁(下端部)は、位置決め部材3に固定される。この場合、本実施形態に係る位置決め部材3では、このガイド部材7の上下方向における断面形状と略同一の開口を有する孔が設けられていることが望ましい。これにより、ガイド部材7を位置決め部材3上に立設させることができる。
ガイド部材7は、柱体本体10の延びる方向(上下方向)に沿って連続して延びる長尺状の部材である。ガイド部材7は、薄板鋼板に曲げ加工等を施すことによって形成される。
より詳細には、ガイド部材7は、一方側の面を柱体本体10の方向に対向させて配設されるガイド部材主部7Aと、このガイド部材主部7Aの短手方向における両端縁に沿って設けられる2つのガイド部材折曲部7Bと、を有している。
ガイド部材主部7Aの上下方向における寸法は、柱体本体10に対して配置される外郭筒2の上下方向における寸法と略同一に設定される。ガイド部材折曲部7Bはガイド部材主部7Aの長手方向の全体にわたって設けられる。
さらに、ガイド部材折曲部7Bは、上述の外郭筒2における第一折曲部21C、第二折曲部22Cと互いに係合するように形成されている。具体的には、ガイド部材折曲部7Bは、柱体本体10に近接する方向に向かって折曲された外郭筒2における折しろ部21Dとは反対の方向(すなわち、柱体本体10から離間する方向)に向かって折曲された折しろ部7Cと、これら折しろ部7Cとガイド部材主部7Aとをつなぐ湾曲部7Dと、を有している。
このような構成により、一方のガイド部材折曲部7Bと、第一補強板21の第一折曲部21Cとが係合する。さらに、他方のガイド部材折曲部7Bと、第二補強板22の第二折曲部22Cとが係合可能となっている。
続いて、以上のように構成された外郭筒2とガイド部材7とを用いた場合における柱状構造体1の施工方法について図10を参照して説明する。ここでは、柱状構造体1の施工の一例として、既設の柱体本体10に対して補強を施す際の態様について説明する。
図10に示すように、柱体本体10に補強を施すに当たっては、まず外郭筒2の位置決めを行うために、第一実施形態の工程に則して位置決め部材3を配置する(図10(a))。
さらに、複数の分割体20(第一補強板21,第二補強板22)同士の接続部5を形成するための折曲部、ならびにガイド部材折曲部7Bは、分割体20、ガイド部材7それぞれの端縁を折曲することのみによって形成することができるため、接続部5を有する分割体20、ガイド部材7を容易かつ低コストで得ることができる。したがって、柱体本体10に対して容易に補強を施すことができる。
さらに加えて、このような構成によれば、充填材4は、第一折曲部21Cとガイド部材折曲部7Bとの間、及び第二折曲部22Cとガイド部材折曲部7Bとの間にそれぞれ形成される間隙Z,Zにまで行き渡る。これにより、接続部5は充填材4の硬化に伴って一層強固なものとなる。
例えば、上述の実施形態では、外郭筒2は、第一補強板21と第二補強板22の2つに分割される構成とした。しかしながら、外郭筒2の分割の態様はこれに限定されず、例えば、3つや4つに分割される構成であってもよい。
図13の例では、外郭筒2の下側端縁から上方に一定の距離だけ離間した位置に、径方向内側に向かって急激に縮径する段差部67が形成されてストッパ部6Aとされている。このような構成によっても、複数の外郭筒2同士を上下方向に配列することができる。
また、外郭筒2の内側に充填材4を充填した際には、充填材4の側圧によってストッパ部6が径方向外側に向かって押さえつけられる。したがって、複数の外郭筒2をより強固に接続することができる。
上述の実施形態では、柱状構造体1は、既存の柱体本体10の外周を、第一補強板21と第二補強板22とガイド部材7とからなる外郭筒2によって覆うとともに、これら外郭筒2と柱体本体10との間の間隙Xに充填材4を充填することで構成される。しかしながら、柱状構造体1の態様はこれに限られない。
上述の第一変形例と同様に、既存の柱体本体10を用いず、外郭筒2の径方向内側に形成される空間の全体にわたって充填材4が充填することで、例えば建造物の基礎柱として用いることも考えられる。また、この場合において、柱状構造体1の耐力を向上させるために、充填材4の内部に鉄筋材等を設けてもよい。
このような柱状構造体1によれば、外郭筒2が複数の分割体20に分割されていることから、容易に運搬や組み立てが可能になる。加えて、外郭筒2を型枠として用いるとともに、充填材4を充填することで、例えば基礎柱等としての柱状構造体1を容易に構成することができる。
次に、実施例として、本発明の一実施形態に係る柱状構造体1のせん断耐力を実証するための試験結果について説明する。
すなわち、本発明の実施形態に係る柱状構造体1によれば、柱体本体10のみの場合に比して、水平荷重によってせん断に至るまでの耐力が約2倍に向上したことが分かる。
Claims (6)
- 軸線が上下方向に沿って延び、地盤上に配置された外郭筒と、
前記外郭筒内に充填された充填材と、を備える柱状構造体であって、
前記外郭筒は、前記軸線上に位置する基準軸回りの方向である周方向に複数の分割体に分割され、
前記外郭筒には、前記周方向に隣接する前記複数の分割体における互いに対向する端縁を接続する接続部が設けられ、
前記接続部は、前記周方向に隣接する前記複数の分割体における互いに対向する端縁のうち、一方の前記分割体における端縁が前記基準軸から離間する方向に折曲された第一折曲部と、他方の前記分割体における端縁が前記基準軸に近接する方向に折曲されて前記第一折曲部に係合するとともに、他方の前記分割体の主部の周方向端縁に設けられた第二折曲部とを有し、
前記第二折曲部は、前記主部と対向する折しろ部と、前記折しろ部と前記主部とをつなぐ湾曲部と、を有し、
前記湾曲部は、前記周方向から外部に対して露出しており、
前記分割体として、下端部が地盤に固定されたガイド部材と、前記ガイド部材に前記接続部を介して接続された補強板と、を備え、
前記ガイド部材は、上下方向に連続して延び、
前記補強板は、上下方向に複数に分割されている柱状構造体。 - 軸線が前記基準軸上に位置し地盤上に立設された柱体本体を更に備え、
前記外郭筒は、前記柱体本体の外周を覆い、
前記充填材は、前記柱体本体と前記外郭筒との間に充填されている請求項1記載の柱状構造体。 - 上下方向に隣り合う一対の前記補強板のうち、上側に配置される一方の前記補強板における下側の端縁は、下側に配置される他方の前記補強板における上側の端縁に対して、他方の前記補強板に設けられたストッパ部により下側から支持された状態で嵌合する請求項1又は2に記載の柱状構造体。
- 上下方向に沿って延びる軸線を有するとともに地盤上に配置される外郭筒が前記軸線上に位置する基準軸回りの方向である周方向に沿って分割された複数の分割体としての、上下方向に連続して延びているガイド部材を地盤上に配置して、該ガイド部材の下端部を地盤に固定する工程と、
前記複数の分割体としての補強板を、前記ガイド部材に前記周方向に隣接するように配置する工程と、
前記複数の分割体における互いに対向する端縁のうち、一方の前記分割体における端縁を前記基準軸から離間する方向に折曲することで形成される第一折曲部と、他方の前記分割体における端縁を前記基準軸に近接する方向に折曲することで、他方の前記分割体の主部の周方向端縁に形成される第二折曲部と、を係合することで前記複数の分割体を接続して前記外郭筒を形成する工程と、
前記外郭筒内に充填材を充填する工程と、
を含み、
前記第二折曲部は、前記主部と対向する折しろ部と、前記折しろ部と前記主部とをつなぐ湾曲部と、を有し、
前記外郭筒を形成する工程では、前記湾曲部を前記周方向から外部に露出させた状態で、前記第一折曲部と前記第二折曲部とを係合し、
前記補強板は、上下方向に複数に分割されており、
前記補強板を配置する工程では、上下方向に分割された前記複数の補強板を上下方向に沿って配置する工程を含む柱状構造体の施工方法。 - 前記複数の補強板を上下方向に沿って配置する工程が、最下部に配置される前記補強板の軸線が前記基準軸上に位置するように位置決めを行う工程をさらに含む請求項4に記載の柱状構造体の施工方法。
- 前記複数の補強板を上下方向に沿って配置する工程が、最上部に配置される前記補強板の軸線が前記基準軸上に位置するように位置決めを行う工程をさらに含む請求項4又は5に記載の柱状構造体の施工方法。
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