JP6638140B2 - 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, and the like constructed on the ground, and particularly 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 windmill tower, which is a support for a windmill for wind power generation. At the top of the tower, a plurality of propeller blades (blades) are installed, and a generator that generates electricity by the rotation of the windmill, and a nacelle that is a heavy object such as a rotating mechanism that adjusts the direction of the windmill to the windward are installed. I have. In addition, in order to stably increase the power generation efficiency, it is necessary to receive a stable wind, and it is desirable that the top is located as high as possible. That is, in a tower for a windmill , it is necessary to extend a top portion as high as possible to support a heavy object on the top portion.
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。 The tower-like structure receives a large load in the horizontal direction due to the wind acting on the tower. For this reason, the bending moment acts on the foundation portion of the tower-like structure as a falling moment. In particular, in the tower for a windmill, in addition to the horizontal load, the rotation of the blade of the windmill, the change in the orientation of the windmill by the rotation mechanism, and the like, and furthermore, a complicated load is repeatedly applied due to a combination of these various loads. This may cause the wind turbine tower to fall. Also, in Japan, since the overturning moment due to the seismic load is large, a foundation structure that can cope with an earthquake in addition to the load due to the wind 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。
As proposals for the foundation structure of a high-rise building or a tower-like building, for example, a ground anchor / 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 has found that in a foundation structure of a tower-like structure such as a column or a tower, the occurrence of concrete cracking in a foundation structure having a column base fixed by using an unbond anchor for introducing a prestress. A basic structure of a tower-like structure to be suppressed as much as possible has been proposed (see 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。
In addition, Non-Patent
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。
Further, 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 supporting 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。
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。
Further, 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。
Further, as disclosed in
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 supporting structure of a tower-like structure (tower) represented by a chimney or the like is a structure in which a pedestal, which is a base pedestal protruding from the center of a base member, is fixed to the pedestal, The anchoring section is composed of the anchor bolt and the connecting member (anchor ring) in the concrete cast. In addition, the concrete and the anchor bolt are designed on the assumption that they are adhered and joined together, and when a falling moment is loaded, the tensile force is transmitted to the vertical reinforcing bars arranged beside the anchor bolt through the concrete.
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 tower for a windmill or the like, the natural period of the upper structure can be determined by fixing the legs. When it is desired to completely fix or close to this state, it is conceivable to use an unbonded anchor and to provide a structure in which tension (prestress) is applied to the anchor bolt after concrete is driven. Further, a rotating machine such as a windmill may put prestress on a bolt for the purpose of not causing fatigue failure of the foundation bolt which 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, a tensile load acts on the concrete around the unbonded anchor in a vertical direction below a lower end anchoring portion (anchor ring) of the unbonded anchor and in a cross direction (horizontal direction) of the unbonded anchor. Therefore, a stress state different from the anchor bolt expected to adhere to concrete without prestressing will occur, and if the rebar required at the time of prestress introduction is insufficient, immediately after the introduction of prestress Also, even under normal load on the tower-like structure, cracks occur in the concrete, and if the cracks progress, the concrete may break along the unbond anchor. In addition, the structure that resists the overturning moment of the legs by this structure transmits tensile force via concrete to the vertical reinforcing bars arranged in parallel with the anchor bolt, and the radial horizontal streaks reduce the overturning moment. Resists horizontal tensile forces 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、例えば、特許文献5に係る基礎構造を施工する際に鉄筋が過密になる場合等には、同様の効果を期待できる別の方法での施工の簡略化を図ることが望まれている。
The present invention relates to the improvement of the foundation structure disclosed in
そこで、この発明は、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、施工の簡略化を図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。 Therefore, the present invention is a foundation structure in which prestress is introduced and concrete is driven in using an unbond anchor, and construction is simplified, and harmful cracks generated in concrete are prevented by simplifying the construction, and a falling moment is obtained. An object of the present invention is to provide a basic structure of a tower-like structure that can sufficiently withstand the above.
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、前記塔状構造物の円形の柱脚部を固定する、プレストレスを導入する前記柱脚部に沿った円形に配した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配した縦筋と、幅方向を鉛直方向と平行にして、長手方向を内側縦筋と外側縦筋とを通過させた位置に、前記アンボンドアンカーと前記縦筋とに交差する方向であって、、前記アンボンドアンカーを配した円形の径方向に放射状に配したひび割れ防止用ネットとからなり、前記アンボンドアンカーと縦筋、ひび割れ防止用ネット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 basic structure of the tower-like structure according to the present invention is such that the top is extended to a high position in the sky, and an external force acting on the top and the column base is used. At least in the basic structure of the tower-like structure on which the overturning moment and the horizontal force act, the circular pillar-like part of the tower-like structure is fixed, and is arranged in a circular shape along the pillar-like part for introducing prestress . An unbonded anchor, a vertical line parallel to the unbonded anchor, and arranged concentrically at a position sandwiching the unbonded anchor, a width direction parallel to the vertical direction, and a longitudinal direction to an inner longitudinal line and an outer longitudinal line. In a position crossing the streaks, in a direction intersecting the unbonded anchors and the longitudinal streaks, such as a crack-preventing net radially arranged in a circular radial direction in which the unbonded anchors are arranged. The concrete base is formed by driving concrete into the unbonded anchor, the vertical streaks, and the crack preventing net.
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カーリング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、引張応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鉛直方向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と縦筋とに交差して配したひび割れ防止用ネットにより抵抗させて、コンクリートに発生しようとするひび割れを防止する。 In the state where the tower-like structure is supported by the unbonded anchor into which the prestress has been introduced, there is no adhesion between the unbonded anchor and the concrete, so that no load is transmitted. However, the concrete surrounded by the unstressed anchor bolts into which the prestress has been introduced and the anchor ring at the lower end is strongly integrated to transmit the load to the anchor ring. In this case, while compressive stress is generated in the vertical direction of the concrete, tensile stress that attempts to expand the concrete in a horizontal direction crossing the compressive stress is simultaneously generated. Further, as a reaction force to the foundation due to the external force acting on the top portion, further vertical compressive stress is applied to the compressive side concrete portion by the overturning moment to the compressive stress due to the introduction of the prestress. Similarly, the horizontal tensile stress will be further increased. These tensile stresses are resisted by a crack preventing net arranged crossing the anchor bolts and the vertical streaks, thereby preventing cracks from occurring in concrete.
そして、前記ひび割れ防止ネットをほぼ矩形に成形し、その長手方向を前記内側縦筋と外側縦筋とを通過させた位置に配し、幅方向を鉛直方向と平行な方向としたものである。このため、ひび割れ防止用ネットは鉛直面内に配されて、前記縦筋が配された円の中心から放射状に伸張した状態となる。 The crack preventing net is formed in a substantially rectangular shape, and its longitudinal direction is arranged at a position where the inner vertical streaks and the outer vertical streaks have passed, and the width direction is a direction parallel to the vertical direction. For this reason, the crack prevention net is arranged in the vertical plane, and is in a state of radially extending from the center of the circle where the vertical streaks are arranged.
また、請求項2の発明に係る塔状構造物の基礎構造は、前記ひび割れ防止用ネットは、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、前記塔状構造物の円形の柱脚部を固定する、プレストレスを導入する前記柱脚部に沿った円形に配した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配した縦筋と、前記アンボンドアンカーと前記縦筋とに交差する方向であって、長手方向を内側縦筋と外側縦筋とを通過させた位置に、扇形の一部で形成し、その周方向を水平方向と平行に配し、前記アンボンドアンカーと縦筋とを貫通させたひび割れ防止用ネットとからなり、前記アンボンドアンカーと縦筋、ひび割れ防止用ネット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。
Further, in the foundation structure of the tower-like structure according to the invention of
前記ひび割れ防止用ネットを水平面内に配したものである。この場合、該ひび割れ防止用ネットをドーナッツ形として配するものでも構わないが、施工が容易なように、扇形の一部の形状にして、これらを環状に配して全体でドーナッツ形となるように配したものである。 The crack preventing net is arranged in a horizontal plane. In this case, the crack preventing net may be arranged in a donut shape. However, for ease of construction, a part of a fan shape is formed, and these are arranged in a ring shape to form a donut shape as a whole. It is arranged in.
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。
Further, the basic structure of the tower-like structure according to the 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 efficiently arrange the unbond anchors, the structure is arranged on the circumference centered on the column cross-section center position of the tower-like structure, and furthermore, a pair of unbond anchors are juxtaposed in the radial direction of this arc. Have been placed. In this case, it is preferable to dispose the vertical streak at a position sandwiching the unbond anchor.
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、前記縦筋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。
Further, in 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、前記ひび割れ防止用ネット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、ひび割れ防止用ネットと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。 The footing portion may not have a pedestal portion on the upper surface, and may be formed on a plane or an inclined surface which is inclined to drain rainwater, or a shape having a pedestal portion formed on an upper portion of the footing portion. May be used. It is sufficient that the pedestal portion is formed in a size capable of disposing the crack preventing net. Concrete is driven into the unbond anchor, the vertical streaks, and the crack preventing net to form the pedestal portion. In this case, the lower end portion of the vertical streak is extended to the footing portion, and is joined to a reinforcing bar arranged in the footing portion.
また、請求項5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。
Further, the basic 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、前記ひび割れ防止用ネット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 a column base of a tower for a windmill. There are various types of foundation structures that support chimneys and various towers, but all of them are structures that take into account the overturning moment and the horizontal force. It is not designed to resist fatigue loads due to In the foundation structure according to the present invention, by arranging the net for preventing cracks, it is possible to withstand the tensile stress of the concrete foundation acting in the direction intersecting with the unbond anchor, so that the wind turbine is subjected to repeated loads and the like . It is suitable for the foundation of the tower.
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縦筋とひび割れ防止用ネットとが抵抗して、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 foundation structure of the tower-like structure according to the present invention, even after the prestress has been introduced, the stress acting on the concrete, the vertical streaks and the crack preventing net disposed with respect to the unbond anchor. When the prestress is introduced, cracking of the concrete due to the applied load due to the external force thereafter and the fatigue load due to repetition is suppressed, and it is possible to prevent the concrete from breaking.
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、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 third aspect of the present invention, it is possible to reliably resist the load acting in any direction regardless of the direction due to the external force acting on the tower-like structure. .
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、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。
Further, according to the foundation structure of the tower-like structure according to the invention of
また、請求項5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。
Further, 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。なお、図1〜図3に第1実施形態を、図4〜図6に第2実施形態をそれぞれ示している。 Hereinafter, the basic structure of the tower-like structure according to the present invention will be specifically described based on the illustrated preferred embodiments. 1 to 3 show a first embodiment, and FIGS. 4 to 6 show a second embodiment.
図1は、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 shows a state in which a tower-
塔状構造物1は、図3および図7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 FIGS. 3 and 7, the tower-
そして、図1〜図3に示すように、ほぼ矩形に形成されたひび割れ防止用ネット8が、その幅方向を鉛直方向として縦筋7aの外側から縦筋7bの内側に掛けて伸張させて配されている。すなわち、図1に示すように、これらひび割れ防止用ネット8は鉛直面内に配されて前記ベースプレート4の中心から放射状に伸長して配されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the crack preventing net 8 formed in a substantially rectangular shape is extended from the outside 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、ひび割れ防止用ネット8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。なお、ひび割れ防止用ネット8はコンクリートを打ち込むのに先立って縦筋7に結束させておく。また、前記台座部3bにあっては、このひび割れ防止用ネット8を配することができる外径寸法に形成されていればよい。
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8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ひび割れ防止用ネット8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、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ひび割れ防止ネット8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。
In addition, when a horizontal load received by a wind, an earthquake, or the like acts as a falling moment, in addition to the same load as described above, a horizontal tensile force is applied to the concrete foundation on the compression side due to the falling moment. . The
次に、図4〜図6に示す第2実施形態に係る基礎構造について説明する。なお、第1実施形態に係る部位と同一の部位については同一の符号を付してある。 Next, the basic structure according to the second embodiment shown in FIGS. 4 to 6 will be described. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
第2実施形態に係る基礎構造では、ひび割れ防止ネット9を環状に水平面内に配してある。水平面内に配するものであれば、環状にしたものであっても構わないが、施工を簡便にするため、扇形の一部で形成した適宜枚数のひび割れ防止用ネット9を環状に配設する。図5に示すように、この実施形態では、扇形の一部で形成した10枚のひび割れ防止用ネット9を環状に配してある。このひび割れ防止用ネット9は外側縦筋7aの外側から内側縦筋7bの内側に掛けて伸張させて配されており、これら外側縦筋7aと内側縦筋7b、前記アンボンドアンカー5とをこれらひび割れ防止用ネット9を貫通させてある。また、図4および図6に示すように、ひび割れ防止用ネット9は上下方向に適宜間隔で複数の段に配されている。
In the basic structure according to the second embodiment, 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、ひび割れ防止用ネット9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。なお、ひび割れ防止用ネット8はコンクリートを打ち込むのに先立って縦筋7に結束させておく。また、前記台座部3bにあっては、このひび割れ防止用ネット9を配することができる外径寸法に形成されていればよい。
Concrete is driven into the
以上により構成された基礎構造では、第1実施形態の場合と同様に、コンクリートに発生する引張荷重に対して、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ひび割れ防止用ネット9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 basic structure configured as described above, the crack preventing net 9 and the unbonded anchor, which are arranged to intersect with the longitudinal direction of the
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、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ひび割れ防止ネット9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。 Further, even when a horizontal load caused by wind, earthquake, or the like acts as a falling moment, the crack preventing net 9 resists the horizontal tensile stress generated in the surrounding concrete, thereby minimizing the occurrence of cracks in the concrete. And breakage is prevented.
以上に説明した実施形態において、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 the embodiment described above, so-called fiber concrete in which short fibers such as synthetic fibers and steel fibers are mixed in the concrete to be poured can be used, and the occurrence of cracks against the tensile force applied to the concrete can be used. It can be more suppressed.
また、上述した実施形態では、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 above-described embodiment, 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。 In the above-described embodiment, the basic structure suitable for a tower for wind power generation has been described. However, the present invention is not limited to this. As a basic structure for a 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 foundation structure of the tower-like structure according to the present invention, the column base is fixed by using the unbonded anchor that introduces the prestress, and resists the tensile stress generated when the overturning moment is transmitted to the concrete. Thus, the foundation structure suitable for a tower for a windmill in which a large horizontal load repeatedly acts can be prevented, and the collapse can be prevented as much as possible, which can contribute to prolonging the service 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
8 ひび割れ防止用ネット
9 ひび割れ防止用ネット
1 tower-
3a Footing section
7a,
Claims (5)
前記塔状構造物の円形の柱脚部を固定する、プレストレスを導入する前記柱脚部に沿った円形に配した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配した縦筋と、
幅方向を鉛直方向と平行にして、長手方向を内側縦筋と外側縦筋とを通過させた位置に、前記アンボンドアンカーと前記縦筋とに交差する方向であって、、前記アンボンドアンカーを配した円形の径方向に放射状に配したひび割れ防止用ネットとからなり、
前記アンボンドアンカーと縦筋、ひび割れ防止用ネット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 a tower-like structure in which the top portion extends to a high position in the sky and an external force acting on the top portion and the column base portion, at least a falling moment and a horizontal force are applied,
Fixing a circular column base of the tower-shaped structure, unbonded anchors arranged circularly along the column base to introduce prestress,
A vertical line arranged in a direction parallel to the unbonded anchor and concentrically at a position sandwiching the unbonded anchor,
The width in the vertical direction and parallel to a position where the longitudinal direction is passed through the inner longitudinal muscle and outer longitudinal muscle, a direction crossing the unbonded anchor and the longitudinal muscle, distribution of the unbonded anchor And a crack prevention net arranged radially in the radial direction of
A foundation structure for a tower-like structure, wherein concrete is driven into the unbonded anchor, the vertical streaks, and the crack prevention net to form a concrete foundation.
前記塔状構造物の円形の柱脚部を固定する、プレストレスを導入する前記柱脚部に沿った円形に配した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配した縦筋と、
前記アンボンドアンカーと前記縦筋とに交差する方向であって、長手方向を内側縦筋と外側縦筋とを通過させた位置に、扇形の一部で形成し、その周方向を水平方向と平行に配し、前記アンボンドアンカーと縦筋とを貫通させたひび割れ防止用ネットとからなり、
前記アンボンドアンカーと縦筋、ひび割れ防止用ネット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 a tower-like structure in which the top portion extends to a high position in the sky and an external force acting on the top portion and the column base portion, at least a falling moment and a horizontal force are applied,
Fixing a circular column base of the tower-shaped structure, unbonded anchors arranged circularly along the column base to introduce prestress,
A vertical line arranged in a direction parallel to the unbonded anchor and concentrically at a position sandwiching the unbonded anchor,
In the direction intersecting the unbond anchor and the longitudinal streaks, the longitudinal direction is formed at a position where the inner longitudinal streaks and the outer longitudinal streaks pass, and is formed as a part of a sector, and its circumferential direction is parallel to the horizontal direction. And a crack-preventing net that penetrates the unbonded anchor and the vertical streaks ,
A foundation structure for a tower-like structure, wherein concrete is driven into the unbonded anchor, the vertical streaks, and the crack prevention net to form a concrete foundation.
前記縦筋を前記フーチング部に到達させてあることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかに記載の塔状構造物の基礎構造。 Forming the concrete base portion into a shape having a footing portion and a pedestal portion raised from the footing portion,
The basic structure of a tower-like structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the vertical streaks reach the footing portion.
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