JP6587198B1 - コンクリート塀のフェイルセイフ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】過大な外力に対してコンクリート塀の共倒れを防止したコンクリート塀のフェイルセイフ構造、これに使用されるコンクリートブロックの接合部材を提供する。
【解決手段】複数のコンクリートブロック１１，１２を並べて形成されたコンクリート塀である。隣り合うコンクリートブロック同士は接合部材１３により接合される。地震などで大きな外力がコンクリートブロックに作用した場合、接合部材は設定強度までは隣り合うコンクリートブロック同士を接合するが、設定強度以上の外力（せん断力）が作用した場合、接合部材が破断するか、コンクリートブロックから離脱する。接合部材として金属製帯板の両端部をブロックに締結し、その中間部に切り欠きを形成した脆弱部とする。
【選択図】図１

Description

この発明は複数のコンクリートブロックで構築されたコンクリート塀についてそのフェイルセイフ構造に関する。

直方体ブロックを積み重ねた既存のブロック塀は３０ｍの長さまでは連続壁として施工することができる。このようなブロック塀に対して地震発生時はその外力によりその縦壁について横方向にたわみが発生し倒壊を誘発する。よって、そのたわみによる倒壊を防止するため、所定スパン毎に縦壁に直交する控え壁を設けている。
一方、直方体ブロックの積層壁ではなく、Ｌ型のコンクリ−トブロック製品を複数個連続して並べて構築したコンクリート塀が提案されている。各Ｌ型コンクリートブロックは、その横方向の長さが２ｍの製品であるため、地震の横揺れなどについては上記積層ブロック塀よりは強度的に有利であり安全である。
この場合、Ｌ型コンクリートブロックを横一列に配してコンクリート塀を構築するが、これらコンクリート製品（Ｌ型コンリートブロック）同士の連結は、接合金具により行われることとなる。
従来、この種のコンクリートブロック同士の連結には、ジョイント金物が使用され、強固に連結されている。ジョイント金物としては、特許文献１に示すように、プレート金具、Ｌ型金具、くの字型金具が使用されている。この接合金具は、通常以下の役割を有する。すなわち、施工時に水平力が作用してもコンクリートブロックが動かないようにすること、および、ごく少量の地盤沈下時に多少耐えることである。

特開平１０−７７６３９号公報

しかしながら、このような接合金具（ジョイント金物）によりコンクリートブロック同士を連結してコンクリート塀を構築しようとした場合、以下の問題点が生じていた。
すなわち、これらの接合金具により隣り合うコンクリートブロック同士が強固に連結されることとなるため、コンクリート塀として複数のブロックが強固に連結された（一体化された）構成となり、地震発生により横方向、つまりコンクリート塀の延在する方向に対して横方向の外力（水平力）が作用した場合、コンクリート塀全体としてうねりのような現象が生じて塀全体が一時に倒壊するおそれが大であった。すなわち、共倒れのおそれが生じており、安全性について大きな懸念事項となっていた。
例えばコンクリート塀の延在方向の地盤強度が一定ではない場合、地震発生時に作用する外力が地盤の弱い部分のコンクリートブロックでは大きな揺れを発生させ、これがコンクリート塀の全体に拡大されることがある。強固に連結されて一体化されたコンクリート塀では、地震の揺れを全体に拡大させるばかりではなく、その一部が転倒するときコンクリート塀全体が転倒することとなる。
コンクリートブロック同士を接合して構築されたコンクリート塀は、直方体ブロックを積み重ねた既設のブロック塀に対してその重量が大であることから、このような共倒れ現象についてはその可能性が大となっているのである。

そこで、発明者は鋭意研究の結果、コンクリート塀を構成する各ブロック同士を接合する接合部材について、一定の外力が作用した場合、この接合部材が破断するか、ブロックから離脱するフェイルセイフ構造とすることにより、上述した課題はすべて解消されることを知見し、この発明を完成させた。

すなわち、この発明は、設計値以上のせん断力が作用したとき破断する接合部材により、ブロック同士の連結・接合を解除し、コンクリート塀が一体となっての共倒れを阻止し、より安全性の高いコンクリートブロック製のコンクリート塀を提供することを、その目的としている。

請求項１に記載の発明は、隣り合うコンクリートブロック同士が接合部材を介して接合されることにより、複数のコンクリートブロックが連結されてコンクリート塀を構築するとともに、上記コンクリートブロックの一つを介してその接合部材に、コンクリート塀の設計値以上の外力が作用するとき、この接合部材が破断することにより、または、この接合部材が少なくともいずれか一方のコンクリートブロックから離脱することにより、外力が作用するコンクリートブロックが転倒し、コンクリート塀全体が一体となって共倒れすることを防止するコンクリート塀のフェイルセイフ構造である。
上記接合部材としては、例えば金属製の帯板材があり、この帯板材は、作用するせん断力によりその一部が破断される構成（例えば切り欠き付きの鉄板）とすることができる。この場合、帯板材の一端部が隣り合うコンクリートブロックの一方に、その他端部が残りの他方にそれぞれ固着される構成とすることができる。コンクリートブロックへの固着は、インサートボルトおよびナット、インサートナットおよびボルトなどを使用することが一般的である。この場合は、インサートボルト、ナット、鉄板を含めて接合部材が構成されることとなる。接合部材の設置位置は後述するかかと部、設計施工状況によってはつま先部を含むことができる。

接合部材は、隣り合うコンクリートブロック同士を連結、接合し、それの設置における位置合わせの他、所定の外力に対しての抵抗力を増大させるものであるが、当初の設計値以上の過大な外力が作用した場合、特に自然災害が発生したときの予期せぬ外力については、接合部材の破断、または接合部材のブロックからの離脱により、一方のブロックへ作用した外力が他方にそのまま、あるいは増幅されて伝達されることがない。ブロック同士が強固に接続されたコンクリート塀では、コンクリート塀全体が一体となって揺れることにより共振などの現象を起こすことで、共倒れが発生する。接合の解除により個別のブロックの動きとして対応し、その共倒れ現象を阻止する構成としてある。

隣接して配置される２個のコンクリートブロック同士を接合するコンクリートブロックの接合部材としては、所定長さの帯板状の金属製の本体を有しており、この本体の長手方向の両端部が上記２個のコンクリートブロックにそれぞれ固着されるとともに、その中間部には脆弱部が形成され、この脆弱部はそのせん断強さがその他の部分よりも小さいものを使用する。
接合部材における脆弱部とは、接合部材の本体よりもせん断強さが小さく、せん断力が作用したとき、帯板状の本体で最初に破断する部分である。地震などによる外力が作用したとき、その外力、せん断力が設計値を越えるとき、例えばコンクリートブロックが倒れるような外力が作用したとき、この脆弱部から破断することで、隣のコンクリートブロックが共倒れすることを阻止することができる。ひいては、多数のブロックが連続して形成されたコンクリートブロック製のコンクリート塀全体の倒壊を一部の倒れのみで抑えることができ、災害発生時の安全性向上に寄与する。
また、金属製帯板であるジョイント金物にあっては、脆弱部を切り欠きで構成するため、その加工などにおいてきわめて便利である。また、切り欠き深さなどの変更により、破断するせん断強さのデザインが容易である。
また、切り欠きに限られず、例えば中間部のうちの脆弱部の板厚を他の部分（両端部、ブロックへの固着部や、脆弱部を除く中間部）よりも薄く形成し、この部分（脆弱部）からの破断が起こるように設計することもできる。
なお、上記コンクリートブロックの一例として使用されるＬ型コンクリートブロック（逆Ｔ字型ブロックでもよい）は，垂直部（縦壁）と水平部（底壁）とを有し、側方視してＬ字形状となっている。このブロックについては、工場生産するものとする。設置は、現場にて行われるが、複数のブロックを隣り合わせて列状に配置し、水平部は土石で埋没されることが多い。このＬ型ブロックの背面においてその垂直部（縦壁）の下端部がかかと部である。このかかと部同士を接合部材であるジョイント金物、特に脆弱部を有する金物で連結、接合する。ジョイント金物の両端部は例えば埋め込みボルト、インサートなどの締結部材により強固に連結、固定される。このとき、中間部は締結部材による固定部位から離れている。なお、このジョイント金物については１個の使用、複数個の使用も考えられる。いずれの場合でも隣り合うＬ型コンクリートブロック同士を接合することとなる。設計値までの外力、せん断力に対してはこれらのブロック同士は一体として強固に支え合うこととなる。金具の材質はステンレス板、またはメッキした金属板が好ましい。地中に埋められるため、その腐食を回避するためである。

請求項２に記載の発明は、上記接合部材は、帯板材で構成され、この帯板材は金属製または樹脂製で上記外力によりその一部が破断される請求項１に記載のブロック塀のフェイルセイフ構造である。
帯板材の一部に脆弱な部分をあらかじめ形成しておく。この部分から破断することでブロック同士の接合は解除される。脆弱な部分としては例えば切り欠きなどとする。もしくは、全体を薄板で形成し、外力に対してその帯板材の全体をその締結部分よりも脆弱な構成とする。

請求項３に記載の発明は、上記コンクリートブロックは、Ｌ型コンクリートブロックであり、上記帯板材は、その一端部が上記隣り合うコンクリートブロックにおける一方のコンクリートブロックのかかと部に、その他端部が他方のコンクリートブロックのかかと部にそれぞれ締結部材により固着された請求項２に記載のコンクリート塀のフェイルセイフ構造である。
締結部材とは、上述したブロックに埋設したインサートナット、ボルトなどがある。かかと部は横方向に作用する外力による応力が集中する部分となる。この場合のかかと部は、Ｌ型コンクリートブロックの縦壁を脚に、その底壁を足に想定した場合、縦壁の下端部（外面）が該当することとなる。なお、底壁の先端部がつま先部とされる。
地震時の水平力がかかった場合壁体はL型形状のかかと部分を中心とし回転転倒しようとする。このとき、かかと部の連結金具（接合金具）には捻りの力が働く。
壁体を固定するための連結金具であれば、連結箇所は壁体頂部、つま先部、かかと内側と、どのようにでも選ぶことは可能である。しかし、フェイルセイフ金具の場合は最も大きなテコの力が加わる(言い換えると回転力を支える力が弱いのは)のはかかと部であり、フェイルセイフ金具を設置するのはかかと部が最も有利、有効である。
転倒モーメントの働きにくい土砂設置の圧力などによる壁体の移動は、特に埋め戻し初期、つまりL型の壁体を下に押し付ける土砂が少ないときであり、壁体が回転する力よりも、水平に押される力のほうが大きい。
この場合、かかと、壁頂部、つま先部にかかる力は大きな違いがない。
そのため、通常のがっちり固定する連結金具ではどのような場所でも、差異がないが、フェイルセイフ金具では転倒時の最も大きな力のかかるかかと部分に設置するのが最も合理的である。
仮に壁頂部の場合、回転モーメントのかかる転倒時には大きな力がかかりにくいため、水平力と回転力の差が小さくなり、設計が困難となる。
言い換えると、かかと部分同士の連結であれば施工時に必要とされる水平力と、転倒時の回転力に差をつけることが可能なため、ゆとりのある設計とすることができる(十分な水平固定力と不十分な回転力保持)。

請求項１〜３に記載の発明によれば、設計値以上のせん断力が作用したとき、接合部材は例えば脆弱部において確実に破断する。その結果、隣接して配置された２個のコンクリートブロックは分離され、それぞれが独立の揺れ、動きをする。よって、コンクリート塀全体としての共倒れの危険性はなくなる。
また、接合部材を金属製帯板で構成したため、脆弱部の形成についても例えばパンチング加工などにより容易に製造することができる。
さらに、コンクリートブロック同士の接合においてそのかかと部に接合部材を配置したため、地震などによる外力、曲げモーメントが最大値として作用する部分にて、そのジョイント金物が破断するため、より確実にこれらブロック同士の分離を図ることができ、安全性の向上に視することとなる。背面の上部に金物を配置するよりも大きなせん断力がかかと部にて作用するからである。複数のコンクリートブロックが接合された塀の塀全体の共倒れを防止することが容易となる。

この発明の実施例１に係るコンクリート塀のフェイルセイフ構造を示す斜視図である。 図１におけるＡ部拡大図である。 この発明の実施例１に係るジョイント金物を示す正面図（Ａ），平面図（Ｂ），側面図（Ｃ）である。 この発明の実施例１に係るコンクリート製Ｌ型ブロック同士を接合した状態を示す正面図である。 この発明の実施例１に係るコンクリート製Ｌ型ブロック同士を接合した状態を示す平面図である。 この発明の実施例１に係るコンクリート製Ｌ型ブロック同士を接合した状態を示す側面図である。

以下、この発明の実施例について図面を参照して説明する。図1〜図６はこの発明の実施例１に係るジョイント金物により一対のコンクリート製Ｌ型ブロック同士を接合した状態を示す。

図１において、１１，１２は一対のコンクリート製Ｌ型ブロックであって、側面視してＬ字形状を有し、これらは、矩形面を有する所定高さの縦壁部１１１，１２１と、これと一体の底壁部１１２，１２２とから構成されている。これらのＬ型コンクリートブロック１１，１２は、工場で型枠使用により製造されて、現場にて例えば直線状に配置されて所望のコンクリート塀として施工されるものとする。なお、これらのコンクリートブロックの材料としては通常のコンクリート製品の場合と同じく普通ポルトランドセメント、細骨材、鉄筋などが使用される。
これらのＬ型ブロック１１，１２はその側面同士を接触させて配置され、それらの縦壁部１１１，１２１により直線状に延びる所定高さの塀の一部を構築するものとする。
これらのＬ型ブロック１１，１２の縦壁部１１１，１２１の背面（矩形の面）同士は略平坦な垂直面を形成するが、これらの縦壁部１１１，１２１の背面の隣り合うかかと部（背面の下端部のコーナ部）同士はジョイント金物１３により接合されている。すなわち、これらのかかと部には埋設されたインサートナットを有し、帯板状のジョイント金物１３の両端部が、それぞれのインサートナットに一対のボルトを締め込むことにより、このジョイント金物１３がＬ型ブロック１１，１２に掛け渡された状態で固着されている。
図３には、このジョイント金物１３を示す。このジョイント金物１３は、ステンレス製などの所定長さの帯板で形成されており、その両端部１３１，１３２は台形状で、その中間部１３３は細いくびれ形状とされている。このくびれ部分が脆弱部１３３を構成することとなる。すなわち、同一材質、同一厚さのステンレス板の幅においては、その両端部１３１，１３２が大であり、その中間部である脆弱部１３３が小となるように作製（打ち抜き加工）されている。その結果、せん断強さに関しては幅小の脆弱部（長さ方向の中間部）１３３が小さく、幅大の両端部１３１，１３２が大きくなっている。なお、これらの両端部１３１，１３２にはボルト挿通用の孔１３１Ａ，１３２Ａがそれぞれ形成されている。

以上の構成に係るＬ型ブロックの接合構造にあっては、現場に搬入・載置した複数個のＬ型コンクリートブロックを当初の設計通りに配列し、コンクリート塀を構築するものとする。
この場合、隣り合うＬ型ブロック１１，１２同士の接合は、そのかかと部にジョイント金物１３を配置してその両端部を締結部材により各ブロック１１，１２に締結・固着する。詳しくはブロック１１のかかと部のインサートナットにねじ込む一対のボルトが金物１３の一端部１３１の孔１３１Ａを挿通し締め付けられる。同じくブロック１２についても孔１３２Ａを挿通してボルトをインサートナットにねじ込むことにより他端部１３２はかかと部背面に固着される。
これらの結果、ジョイント金物１３は垂直な縦壁背面の最も下の位置に固着されて、コンクリートブロック同士を接合することとなる。そして、この接合部材であるジョイント金物１３は後に土砂などで覆われる。外観は、複数のコンクリートブロックによるブロック塀はその背面が平坦平滑面として認識できることとなる。景観において優れた効果を発揮する。

したがって、地震などによりコンクリート塀に大きな外力が作用した場合、特に隣り合うブロックの一方に他方よりは大きな外力が作用した場合（これは地盤の固さなどに起因することがある）、一方のブロックは大きく揺れ例えば転倒する方向に揺動が始まると、他方のそれとの間にあってこれらブロック同士を接合するジョイント金物１３はその脆弱部１３３がまず破断することとなる。せん断強さがこのジョイント金物１３の一部ではもっとも小さいからである。この結果、一方のブロックの大きな揺れが直接に他方のそれに伝達されることはない。これが隣接するブロック同士の間で発生するため、従来頻繁に生じていたコンクリート塀全体としてのうねり、揺れが生じる恐れが減り、塀全体が一体として倒壊することを防止することができる。これはコンクリート塀近傍の歩行者などの安全を確保することにつながる。

なお、脆弱部の構成としては、上記幅小部とすることの他に、クサビ状の切り欠きを形成することもできる。また、脆弱部として両端部よりもその厚さを薄くすることもできる。
この脆弱部はそのせん断強さがその他の部分よりも小さいこととする。
また、ジョイント金物の取り付け位置は、かかと部だけではなく背面の上側部分などに設置することも可能である。
かかと部に設置すると、ブロックの倒壊の動きをいち早く検知して破断し、ブロック同士の連結を切り離し、この後は、それぞれが独立したブロックとして外力を受けることとなる。

この発明は、コンクリートブロックを用いたコンクリート塀のフェイルセイフ構造としてまたコンクリートブロック接合用のジョイント金物の技術として有用である。

１１，１２ Ｌ型コンクリートブロック、
１３ ジョイント金物（接合部材）、
１３１，１３２ 両端部、
１３３ 脆弱部。

Claims (3)

1. 隣り合うコンクリートブロック同士が接合部材を介して接合されることにより、複数のコンクリートブロックが連結されてコンクリート塀を構築するとともに、
   上記コンクリートブロックの一つを介してその接合部材に、コンクリート塀の設計値以上の外力が作用するとき、この接合部材が破断することにより、または、この接合部材が少なくともいずれか一方のコンクリートブロックから離脱することにより、外力が作用するコンクリートブロックが転倒し、コンクリート塀全体が一体となって共倒れすることを防止するコンクリート塀のフェイルセイフ構造。
2. 上記接合部材は、帯板材で構成され、この帯板材は金属製または樹脂製で上記外力によりその一部が破断される請求項１に記載のコンクリート塀のフェイルセイフ構造。
3. 上記コンクリートブロックは、Ｌ型コンクリートブロックであり、
   上記帯板材は、その一端部が上記隣り合うコンクリートブロックにおける一方のコンクリートブロックのかかと部に、その他端部が他方のコンクリートブロックのかかと部にそれぞれ締結部材により固着された請求項２に記載のコンクリート塀のフェイルセイフ構造。

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