JP6634583B1 - 巨大津波対応ｐｃアーチ人工地盤及びその構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】巨大津波に対しても安全な人工地盤を提供する。【解決手段】基礎１に断面四角の４本のＰＣ柱部材２ａが間隔を空けて四角形に配設した合成柱２が巨大なスパンで立設してあり、この合成柱２を構成するＰＣ柱部材２ａの間には２本のＰＣ梁部材３ａ、３ａが間隔を空けて並列させてスペースが形成されたダブル梁が架け渡してあり、合成柱２の空間及びダブル梁のスペースには場所打ちコンクリートアーチ壁４０が設けられ、合成柱２とダブル梁とが一体化してあることを特徴とするＰＣアーチ人工地盤とする。【選択図】図１

Description

本発明は、震度７の超巨大地震による津波に対応した超耐震性・耐久性を有する安全な生活空間を提供するＰＣ人工地盤に関するものである。
本発明の人工地盤は、海岸から十分遠く離れ、海水面から十分高い標高の地域を居住地とすることで安全を確保するという逃げの対策を講ずるものでなく、海岸に近いところであっても自然災害から身を守ることができる居住地を提供するための人工地盤である。

地震による液状化や地盤沈下対策と沿岸部の巨大津波対策として特許文献１（特許第４８７１４１８号公報）には、ＰＣ杭基礎とＰＣ人工地盤とで形成された高床型人工地盤を所要間隔で配置することが開示されている。 この人工地盤においては、高床型人工地盤上や、人工公園、緑地帯、駐車場、海産物工場、青果・魚市場、商店や公共、給排水、教育施設等を配置され、地下基礎構造体は、多数個のＰＣ床版または筐体を隣接状態で一体的に結合させて所要高さで所要広さの略四角形状に形成し、地下基礎構造体には、上下水配管スペース、電気配管スペース、貯水槽または貯雪槽等のライフラインのインフラが設けられている。更に、ＰＣ人工地盤は、少なくとも２層の重層人工地盤として大津波に対して安全な退避領域が形成されているものである。

特許第４８７１４１８号公報

大地震による津波の被害を受けないように海岸から離れ、標高の高い地域に居住するという対策が提案されているが、水産業は海の恵みである海産物を陸揚げし、加工して市場に提供するものであるから海岸に近いところの居住地が便利であるのはいうまでもない。
本発明は、大地震による巨大津波対策として安全な１ｈａ（１００ｍ×１００ｍ）程度の面積の人工居住地を沿岸部に提供する人工地盤に関するものであり、巨大津波が襲来してもＰＣ人工地盤の損傷や崩壊することなく、その上に人命と共に生活する建物の安全が確保できる避難領域とし、通常時においての生活空間としての人工公園、緑地帯、駐車場、海産物工場、青果・魚市場、商店、更には公共施設、給排水設備、教育施設等の配置を可能とし、大津波によっても破壊されず、住民の避難場所を提供できる構造体の人工地盤を提供することを課題とするものであり、より具体的には、震度６を超えて震度７の超巨大地震によって発生する巨大津波に対しても安全な人工地盤を提供することである。

基礎に断面四角の４本のＰＣ柱部材が間隔を空けて四角形に配設した合成柱が巨大なスパンで立設してあり、互いに隣接する２本の前記合成柱の間には、それぞれ２本のＰＣ梁部材が間隔を空けて並列されてスぺースを形成したダブル梁が架け渡してあり、前記合成柱の空間及びダブル梁のスペースには場所打ちコンクリートアーチ壁が設けられ、前記合成柱とダブル梁とが一体化してあることを特徴とするＰＣアーチ人工地盤である。
また、所定の位置に構築した基礎に断面四角の４本のＰＣ柱部材を間隔を空けて四角形に配設して空間を有する合成柱を巨大なスパンをあけて立設し、合成柱の間に２本のＰＣ梁部材を間隔を空けて並列させてスペースを設けてあるダブル梁を架け渡して設置し、合成柱の間に型枠兼用とするプレキャスト製底板をアーチ型に設置し、ダブル梁のＰＣ梁部材の間のスペース及びＰＣ柱部材同士の間の空間にコンクリートを打設して梁部材同士、及びＰＣ柱部材同士を一体化したアーチ壁を構築することを特徴とするＰＣアーチ人工地盤の構築方法である。

本発明の人工地盤は、震度６を超えて震度７の超巨大地震と１２ｍを超える巨大津波に対応して人命を守ることができる構造体の人工地盤である。
人工地盤は、スパン３０ｍを超える合成柱の間に形成されたアーチ壁がダブル梁と合成柱が一体化された構成とすることによって、従来のＰＣ梁ではこのような巨大なスパンを飛ばすことが不可能であるところを、アーチ壁がＰＣ人工地盤の上部構造物の荷重をダブル梁と共に負担し、４本のＰＣ柱部材で形成された合成柱を経由して基礎にスムーズに伝達し、３０ｍを超える巨大なスパンを飛ばすことができ、従来のラーメン構造の３倍以上のロングスパンとすることを可能にした。更に、アーチの部分は空間であるので津波に抵抗せずに通過させて受け流すものであるので、震度７の超巨大地震による巨大津波に対して人工地盤の構造体の破損や崩壊を回避することができ、ＰＣ人工地盤としての機能が失われるほどに破壊されるのを防止することができる。
また、アーチ壁がダブル梁と合成柱が一体化されたことによって、アーチ壁がダブル梁を支持してＰＣ人工地盤の上部構造物の荷重を共同負担し、ＰＣ梁の断面を大きくすることなく、アーチ壁の下に大空間が形成され、普段では町の自動車路等として利用することが可能である。さらに、合成柱が専ら上部構造物の垂直荷重を負担するものとし、地震荷重や津波による衝撃荷重など水平荷重はアーチ壁に負担させることができ、地震や津波による柱の損傷や破壊することを回避することができる。
以上のように、本発明の人工地盤は、合成柱とダブル梁に挟まれて一体化されたアーチ壁とで構成されたものであり、３０ｍを超えたロングスパンとすることを可能とし、大津波による生命の危険を避けうる領域への避難を可能とし、人命と共にＰＣ人工地盤の上に建設された生活空間が失われることを防止することができ、地震と及び津波の後に早急に復旧することを可能としたものである。

本発明の人工地盤の（１）正面図、（２）平面図。 本発明の合成柱と合成梁のＰＣ部材配置図。 アーチ壁の中央部断面図。 複数の人工地盤の配列を示す実施例。 複数の人工地盤の配列を示す他の実施例。

実施例では、人工地盤の基礎は複数の杭基礎とその頭部に設けられたフーチングとを一体化したものとし、同時に３０ｍを超えるスパンの格子梁を合成柱の間に設置した人工地盤である。

人工地盤ユニット１は１辺１００ｍ角であって面積１ヘクタールを標準面積とした例に基づいて本発明を説明する。辺長が１００ｍであり、断面四角のＰＣ柱４本からなる合成柱２の芯間隔は３３．３としたものである。
図１において、（１）は人工地盤ユニット１の全体を示す正面図であり、（２）は平面図である。図１（１）において、人工地盤上には大津波来襲の際に津波に流されることがない高所を提供して避難場所となる建造物が構築された状態を示しており、建造物が大津波に対する避難場所となる。好ましくは、人工地盤面は地面から少なくとも１２ｍ以上の高さとなるように、合成柱２の長さを定める必要がある。
大型地震によって電力供給が途絶えてエレベータ等の昇降装置が運行停止となった場合を想定し、徒歩で退避できるように避難用の階段を建築物の外側に備えている。
人工地盤の基礎１は複数の杭１ａと、その頭部に設けられたフーチング１１で形成されたものとし、人工地盤ユニットの辺長１００ｍを３等分した位置、すなわち基礎の中心間隔が３３．３ｍに設定してある。杭１ａは支持地盤に到達させてある。
大津波の際に発生する家屋、自動車、タンク等の漂流物が直接衝突すると構造物が損傷を受ける恐れがあるのでフーチング１１を囲むように緩衝部材を設置するのが好ましい。

本発明の人工地盤の構造の詳細は、図２に示すように、フーチング１１から断面四角形の４本のＰＣ柱部材２ａを相互に間隔ｗを隔てて四角形に配列して立設してあり、４本のＰＣ柱部材２ａ、２ａからなる合成柱２によって垂直荷重を負担する構造としてある。この合成柱２を構成する個々のＰＣ柱部材２ａ、２ａの上部にはＰＣ梁部材３ａ、３ａが接合されている。
梁はダブル梁３としてあり、ＰＣ梁部材３ａ、３ａもＰＣ柱部材２ａと同様に間隔ｗを設けて平行に配設されているので、ＰＣ柱部材２ａ、２ａの間とＰＣ梁部材３ａ、３ａの間には幅ｗのスペースＳが形成されることになる。ＰＣ柱部材２ａ、２ａの間のスペース及び梁部材３ａ，３ａの間のスペースＳには後述のプレキャスト部材の底板４ａと、場所打ちコンクリートで構築した壁部材４ｂとで形成されたアーチ壁４０が、合成柱２、ダブル梁３を含めて一体化されて構築されており、合成柱３の間に構築されたアーチ壁が水平力を負担する構造である。

人工地盤の床版５を支持する梁は、ダブル梁３と格子梁３ｂである。格子梁３ｂは、通常のシングルＰＣ梁とする。ダブル梁３はＰＣ梁部材３ａが間隔ｗを設けて並列させてある。ＰＣ梁部材３ａ、３ａの間のスペースＳにはアーチ壁４０が場所打ちコンクリートで形成され、ＰＣ梁部材３ａ、３ａと剛結されて一体化されている。
アーチ壁４０を構築する際に、プレキャスト部材とする底板４ａを型枠として配置し、スペースＳに場所打ちコンクリート壁４ｂを打設してアーチ壁４０を形成することが好ましいが、この限りではなく、プレキャスト部材の底板４ａを使用せずに場所打ちコンクリート壁４ｂのみをアーチ壁４０としてもよい。
ここで、アーチ壁４０と、両側の合成柱３、上端のダブル梁３、及び格子梁３ｂ、床版５とが一体化されたＰＣ人工地盤が形成されることになる。
アーチ壁４０の基部となる底板４ａは、図１（２）に示すようにＰＣ柱部材２ａの基部に固定されるが、ＰＣ柱部材２ａの基部より上側に固定してもよい。

アーチ壁４０で囲まれた領域内部にはＸＹ方向に梁３ｂが適宜の間隔で格子状に配設してあり、合成梁３で画定される平面の上に床版５を形成して人工地盤面としてある。
人工地盤面は、居住や生産・商業活動に必要な空間として使用されるものである。図示の例は、居住用建造物を例示したものである。建造物が構築される領域以外は道路、公園、運動スペース、緑地等の生活に必要な空間として利用可能な平面であり、用途に応じた強度とする。

人工地盤上に建築物を構築する場合は、図１に示すように、人工地盤面に免震装置６を設置し、その上に基礎梁６ａを配設して建築物を構築する。人工地盤上の建築物は大津波の襲来の際には緊急避難場所とするものであり、人工地盤面が地面より少なくとも１２ｍ以上の高さとすることによって千年に一度の大地震であっても人命を失うことがないように設計するのが好ましい。
本発明の人工地盤に使用する基礎、地中梁、柱、梁部材、プレキャストアーチ部材のコンクリート強度は、Ｆｃ＝５０Ｎ／ｍｍ^２以上を標準強度とし、場所打ちコンクリートは、Ｆｃ＝３６／ｍｍ^２以上とするのが望ましい。
また、本明細書においてＰＣ柱部材及びＰＣ梁部材とは、プレストレストコンクリート構造部材を意味するものとする。

図４は、複数の人工地盤Ｇ１、Ｇ２を緑地や公園または運動施設を介して構築する人工地盤のレイアウトの一例であり、通常時は、地盤面Ｇ０をも利用するようにしたものである。
この例は、図１の人工地盤のユニット１を二つ間隔を空けて構築した例であり、人工地盤ユニット１を１００ｍ程度の間隔を空けて設置してあり、日常的には公園や運動施設などを形成して利用することができる。
地盤面Ｇ０の海側には堤防Ｂが設置してあり、地盤面Ｇ０から人工地盤Ｇ１、Ｇ２の人工地盤面に建設した建築物に退避するための螺旋階段７が設置してある。

図５に示す例は、本発明の人工地盤ユニットを３つ連接して構築した人工地盤である。人工地盤面は海面からは１２ｍ程度と高いものとしてあるので、地盤面Ｇ０から人工地盤面までの上部空間が大きな構築物となるので、通常時において、地盤面Ｇ０を運輸や移動のための日常活動の空間として利用可能であることを示すものである。

１ 基礎
１ａ 杭
１１ フーチング
２ 合成柱
２ａ ＰＣ柱部材
３ ダブル梁
３ａ ＰＣ梁部材
３ｂ 格子梁
４ａ 底板
４ｂ 場所打ちコンクリート壁
４０ アーチ壁
５ 床版
６ 免震装置
６ａ 基礎梁
７ 避難用階段

Claims (3)

1. 基礎に断面四角の４本のＰＣ柱部材が間隔を空けて四角形に配設した合成柱が巨大なスパンで立設してあり、互いに隣接する２本の前記合成柱の間には、それぞれ２本のＰＣ梁部材が間隔を空けて並列されてスぺースを形成したダブル梁が架け渡してあり、前記合成柱の空間及びダブル梁のスペースには場所打ちコンクリートアーチ壁が設けられ、前記合成柱とダブル梁とが一体化してあることを特徴とするＰＣアーチ人工地盤。
2. 請求項１において、アーチ壁の底に型枠兼用とするプレキャスト製底板が設けられ、その基部は前記ＰＣ柱部材の根元であることを特徴とするＰＣアーチ人工地盤。
3. 所定の位置に構築した基礎に断面四角の４本のＰＣ柱部材を間隔を空けて四角形に配設して空間を有する合成柱を巨大なスパンをあけて立設し、隣接する前記合成柱の間に２本のＰＣ梁部材を間隔を空けて並列させてスペースを設けてあるダブル梁を架け渡して設置し、合成柱の間に型枠兼用とするプレキャスト製底板をアーチ型に設置し、ダブル梁のＰＣ梁部材の間のスペース及びＰＣ柱部材同士の間の空間にコンクリートを打設してＰＣ梁部材同士、及びＰＣ柱部材同士を一体化したアーチ壁を構築することを特徴とするＰＣアーチ人工地盤の構築方法。