JP6550611B2 - Basic structure of tower structure - Google Patents
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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、風車用タワーでは、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 the tower for windmills , it is necessary to extend a top part to the highest 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 a tower-like structure, a large horizontal load is received by the action of the upper wind. Therefore, a bending moment acts as an overturning moment on the base portion of the tower 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. May cause the windmill tower to tip 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がある。また、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が開示されている。
For example, a ground anchor combined pile method disclosed in
また、本願出願人は、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案した(特許文献5参照)。この特許文献5に開示された基礎構造は、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、前記塔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構造とされたものである。
In addition, the applicant of the present application is a foundation structure of a tower-like structure such as a column or a tower, and in the foundation structure having a column base portion fixed by using an unbonded anchor that introduces prestress, the occurrence of cracks in the concrete is caused. The basic structure of the tower-like structure which suppresses as much as possible was proposed (refer patent document 5). The basic structure disclosed in
また、非特許文献1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
さらに、非特許文献2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
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
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
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、コーン状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、コーン状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、風車用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状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
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
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, in a wind turbine tower or the like, the natural period of the upper structure can be determined by fixing the legs. When it is desired to set the position completely or in a state close to this, it is considered that an unbonded anchor is used and a structure in which tension (prestress) is given to the anchor bolt after concrete pouring is considered. In addition, a rotating machine such as a wind turbine may pre-stress bolts in order to prevent fatigue failure in a base bolt that is constantly subjected to load fluctuation.
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. Resist horizontal tension generated on the compression side.
そこで、特許文献5に開示されているように、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とすることで、上述した問題が解決された。
Therefore, as disclosed in
本願発明は、前記特許文献5に開示された基礎構造の改良に係るものであり、当該基礎構造と同様に、アンボンドアンカーを用いて、プレストレスを導入してコンクリートを打ち込んで施工する基礎構造であって、コンクリートに発生する有害なひび割れを防止し、転倒モーメントに十分に抵抗できる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。
The present invention relates to the improvement of the foundation structure disclosed in
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、前記塔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であって、該アンボンドアンカーを挟む位置で同心円上に、アンボンドアンカーの内側に配した内側縦筋と、外側に配した外側縦筋と、前記アンボンドアンカーと前記内側縦筋、外側縦筋とに交差する方向に沿った方向の部位を有して、前記内側縦筋と外側縦筋とに掛けて配し、両端部の間の適宜な位置に折曲部、湾曲部または交差部を有して、少なくとも両端部を内側縦筋と外側縦筋の何れか一方または双方に接合させた不定形状の水平鉄筋とからなり、前記アンボンドアンカーと内側縦筋、外側縦筋、不定形状の水平鉄筋とに対してコンクリートを打ち込んで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 portion extends to a high position in the sky, and the external force acting on the top portion and the column base portion In the basic structure of the tower- like structure on which at least a falling moment and a horizontal force act, an unbond anchor for fixing the column base of the tower- like structure and introducing prestress is in a direction parallel to the unbond anchor. The inner longitudinal muscles arranged inside the unbond anchor, the outer longitudinal muscles arranged outside, and the unbond anchor, the inner longitudinal muscles, and the outer longitudinal muscles are concentrically arranged at a position sandwiching the unbond anchors. Having a portion in a direction along the direction , hanging on the inner longitudinal bar and the outer longitudinal bar, and having a bending portion, a bending portion or a crossing portion at an appropriate position between both ends, At least both ends The result of an inner longitudinal muscle and either or horizontal rebar indefinite shape obtained by joining the both outer longitudinal muscle, the unbonded anchor and the inner vertical stripe, outer longitudinal muscle, concrete against horizontal rebar irregular shape It is characterized by a concrete foundation formed by driving.
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でアンボンドアンカーボルトに荷重を伝達させるものである。この場合、コンクリートの鉛直方向に圧縮応力を生じさせる一方、これと交差する水平方向にコンクリートを膨張させようとする、引張力を同時に発生させてしまう。また、該頂上部に作用する外力による基礎への反力として、転倒モーメントにより圧縮側コンクリート部において更なる圧縮応力が上記プレストレス導入による圧縮応力に加わる。同様に水平方向の引張応力も更に増大させることになる。これらの引張応力を前記アンカーボルトに交差させると共に、前記内側縦筋と外側縦筋とに掛けて配した前記不定形状の水平鉄筋が抵抗する。なお、ここで、不定形状の水平鉄筋とは、前記アンボンドアンカーと前記内側縦筋、外側縦筋とに交差する方向に沿った方向の部位を有して、前記内側縦筋と外側縦筋とに掛けて配し、両端部の間の適宜な位置に折曲部、湾曲部または交差部を有しているもので、具体的には、図2に示すように、折曲部、湾曲部または交差部を有して、前記縦筋を配した円弧の径方向と異なる方向に伸長した部分を備えている平面形状に形成されたものである。例えば、L字形やV字形、X字形等に形成されて、少なくとも両端部を内側縦筋と外側縦筋の何れか一方または双方に接合させルことができるようにしてある。 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 unbonded anchor bolt introduced with the prestress and the anchor ring at the lower end is firmly integrated to transmit the load to the unbonded anchor bolt. In this case, while a compressive stress is generated in the vertical direction of the concrete, a tensile force is simultaneously generated which tries to expand the concrete in the horizontal direction intersecting the same. Further, as a reaction force to the foundation due to the external force acting on the top, further compressive stress is added to the compressive stress due to the prestress introduction in the compression side concrete portion due to the overturning moment. Similarly, the tensile stress in the horizontal direction will be further increased. With these tensile stresses to intersect the anchor bolt, horizontal rebar of the irregular shape and arranged over the said inner longitudinal muscle and outer longitudinal muscle to resist. Here, the irregularly shaped horizontal reinforcing bar has a portion in a direction along a direction intersecting the unbonded anchor, the inner vertical bar and the outer vertical bar, and the inner vertical bar and the outer vertical bar. , And has a bending portion, a bending portion or a crossing portion at an appropriate position between both ends, specifically, as shown in FIG. 2, a bending portion , a bending portion or a cross section, and is formed in a planar shape and a portion extending in a direction different from the radial direction of the arcs arranged the longitudinal muscle. For example, it is formed in an L shape, a V shape, an X shape or the like so that at least both ends can be joined to either one or both of the inner vertical stripe and the outer vertical stripe.
前記不定形状の水平鉄筋は、少なくとも内側の縦筋と外側の縦筋とに掛けて配される形状としてあり、例えば、V字形やL字形、X字形その他の形状とする。そして、V字形やL字形の場合にはその折曲部や湾曲部や端部を縦筋に接合させ、X字形の場合には端部のそれぞれを縦筋に接合させる。 The indeterminately shaped horizontal reinforcing bar has a shape arranged at least on the inner vertical bar and the outer vertical bar, for example, a V shape, an L shape, an X shape or the like. In the case of V-shape or L-shape, the bent portion, curved portion, or end portion is joined to the vertical stripe, and in the case of X-shape, each end portion is joined to the vertical stripe.
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
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、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-section center position of the tower-like structure, and a pair of unbond anchors are arranged in parallel in the radial direction of the arc. It is arranged. In this case, it is preferable to arrange the longitudinal bars at positions sandwiching the unbond anchor.
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、前記内側縦筋と外側縦筋と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。
In addition, the foundation structure of the tower-like structure according to the invention of
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、前記水平鉄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、水平鉄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 if the pedestal portion is formed to a size that can arrange the horizontal rebar. Concrete is poured into the unbonded anchor and the longitudinal bars and horizontal rebars to form this 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4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。
The foundation structure of the tower-like structure according to the invention of
この発明に係る基礎構造は、特に風車用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、風車の場合のように、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、前記水平鉄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用タワー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 tower for wind turbines. As the structure of the foundation to support the chimney and various tower etc. There are various types, a both considering overturning moments and horizontal forces structures, as in the case of the wind turbine, cyclic loading and rotating machine It is not designed to resist fatigue loads due to. The basic structure according to the present invention, by arranging the horizontal rebar, since it is possible to resist the tensile stress of the concrete foundation portion acting in a direction intersecting with Unbonded anchor, towers for wind turbines and the like repeatedly load is applied It will be suitable for the foundation.
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前記縦筋と不定形状の水平鉄筋とが抵抗して、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 basic structure of the tower-like structure according to the present invention, the vertical bars arranged with respect to the unbond anchors and the indefinite shape of the horizontal bars are applied to the stress acting on the concrete even after the prestress is introduced. The reinforcing bar resists, and when the prestress is introduced, the working load due to the external force thereafter and the cracking of the concrete due to the fatigue load 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、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
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、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 which concerns on invention of
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、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。
Moreover, according to the basic structure of the tower-like structure according to the invention of
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。この塔状構造物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 schematically shows a foundation provided with the structure according to the present invention, and shows a state of supporting a tower-
塔状構造物1は、図3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及び図3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、この円形の径方向に一対が配されて、これらの対が円周に沿って配置されている。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7a、7bが配される。この縦筋7a、7b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7a、7b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。
As shown in FIG. 3, the tower-
そして、図2に示すように、平面視において円形の前記ベースプレート4の径方向と異なる方向に伸長した部分を有するように折曲部や湾曲部、交差部を備えてL字形やV字形、X字形に形成されたL字形鉄筋8LやV字形鉄筋8V、X字形鉄筋8X等の不定形状の水平鉄筋が配されている。これら水平鉄筋8L、8V、8Xは前記アンボンドアンカー5と縦筋7a、7bとに直交させて配してあり、縦筋7a、7bと接合させてある。すなわち、L字形鉄筋8Lでは長尺の端部と短尺の端部とが、V字形鉄筋8Vでは両端部と折曲部とが、X字形鉄筋8Xでは全端部が、それぞれ鉄筋7a、7bに接合されている。なお、これら水平鉄筋8L、8V、8Xは、高さ方向に適宜数が配されている。また、L字形やV字形、X字形以外の、例えば、N字形やM字形、W字形等や鉄筋の位置についての設計上で適宜に配設できるものであれば構わない。
Then, as shown in FIG. 2, it has an L-shaped, V-shaped, X-shaped, X-shaped, X-shaped or X-shaped cross section so as to have a portion extending in a direction different from the radial direction of the
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7a、7b、水平鉄筋8L、8V、8Xとにコンクリートを打ち込んで、前記フーチング部3aと台座部3bとを形成する。
Concrete is driven into the
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については、図4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鉄筋8L、8V、8Xと、アンボンドアンカー5の長手方向に平行に配された前記縦筋7a、7bとがそれぞれ抵抗する。したがって、コンクリート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 around the
また、打ち込むコンクリートに、合成繊維や鋼繊維などの短繊維を混入させた、いわゆるファイバーコンクリートを用いることもでき、コンクリートに付与される引張力に対抗してひび割れの発生をより抑制できる。 In addition, so-called fiber concrete in which short fibers such as synthetic fibers and steel fibers are mixed into the concrete to be poured can be used, and the occurrence of cracks can be further suppressed against the tensile force applied to the concrete.
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述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に発生する水平方向の引張応力に前記水平鉄筋8L、8V、8Xが抵抗し、コンクリート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。
Also, when a horizontal load received by wind or earthquake acts as a tipping moment, a load similar to the above is applied, and in addition, a horizontal tensile force is applied to the concrete foundation on the compression side due to the tipping moment. . The horizontal reinforcing
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1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 embodiment described above, the
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 tower structure according to the present invention, the column base is fixed by using an unbonded anchor introduced with pre-stress, and resists the tensile stress that occurs when the tipping moment is transmitted to the concrete. It becomes a basic structure suitable for a tower for a wind turbine in which a large horizontal load repeatedly acts, can be prevented from collapsing as much as possible, and can contribute to extending the useful life of the tower-like structure.
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
7a、7b 縦筋
8L L字形鉄筋(不定形状の水平鉄筋)
8V V字形鉄筋(不定形状の水平鉄筋)
8X X字形鉄筋(不定形状の水平鉄筋)
1 tower-
3a Footing part
7a, 7b longitudinal bars
8L L-shaped rebar (Horizontal rebar with irregular shape )
8 V V-shaped reinforcing bar (horizontal reinforcing bar of irregular shape )
8X X-shaped reinforcing bar (horizontal reinforcing bar of irregular shape )
Claims (4)
前記塔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であって、該アンボンドアンカーを挟む位置で同心円上に、アンボンドアンカーの内側に配した内側縦筋と、外側に配した外側縦筋と、
前記アンボンドアンカーと前記内側縦筋、外側縦筋とに交差する方向に沿った方向の部位を有して、前記内側縦筋と外側縦筋とに掛けて配し、両端部の間の適宜な位置に折曲部、湾曲部または交差部を有して、少なくとも両端部を内側縦筋と外側縦筋の何れか一方または双方に接合させた不定形状の水平鉄筋とからなり、
前記アンボンドアンカーと内側縦筋、外側縦筋、不定形状の水平鉄筋とに対してコンクリートを打ち込んで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 falling 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- like structure and introducing prestress,
In a direction parallel to the unbond anchor, concentrically at a position sandwiching the unbond anchor, an inner vertical line arranged inside the unbond anchor, an outer vertical line arranged outside,
Said inner longitudinal muscle and the Unbonded anchor, a direction along a direction intersecting with the outer longitudinal muscle site, placed over the said inner longitudinal muscle and outer longitudinal muscle, such as appropriate between the ends It consists of an indefinitely shaped horizontal reinforcing bar that has a bent part, a curved part or a crossing part at a position, and at least both ends joined to either one or both of the inner longitudinal bar and the outer longitudinal bar ,
A foundation structure of a tower-like structure, wherein concrete is formed by driving concrete into the unbond anchor, the inner vertical bars, the outer vertical bars, and the horizontal reinforcing bars having an indefinite shape .
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