JP7094587B1

JP7094587B1 - 汎用支柱対応型多杭固定基礎用ベース部材、汎用支柱対応型多杭固定基礎、及び架台

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Publication number: JP7094587B1
Application number: JP2021155945A
Authority: JP
Inventors: 鴎 ▲トウ▼
Original assignee: 鴎 ▲トウ▼
Priority date: 2021-09-24
Filing date: 2021-09-24
Publication date: 2022-07-04
Anticipated expiration: 2041-09-24
Also published as: JP2023047047A

Abstract

【課題】支柱の形状及び太さの制限が少なく汎用性に優れ、少ない部品で容易に汎用支柱対応型多杭固定基礎を設置することを可能にする汎用支柱対応型多杭固定基礎用ベース部材を提供する。【解決手段】支柱を支持するためのＬ字形状の側部と前記側部に一体化された底部とからなる固定部、前記側部とは反対側の前記底部に一体化された筒状の本体部、及び前記本体部の側面に一体化された筒状の複数の杭ガイドを備え、前記Ｌ字形状の側部のそれぞれは、前記支柱をボルトで固定可能な貫通孔を、前記本体部の軸心に平行方向に少なくとも２つ備え、前記本体部の側面は、前記本体部の軸心に平行方向に延在し、前記複数の杭ガイドの軸心は、互いの軸心に対してねじれの位置関係にあり、且つ前記本体部の軸心に対してねじれの位置関係にあり、前記複数の杭ガイドの軸心を通る面の１つは本体部の軸心に平行である汎用支柱対応型多杭固定基礎用ベース部材。【選択図】図１

Description

本発明は、汎用支柱対応型多杭固定基礎用ベース部材、汎用支柱対応型多杭固定基礎、及び架台に関する。

従来、メガソーラー等のソーラーパネル用架台の設置には、造成工事やコンクリートを用いた基礎工事を行う大規模なプロジェクトが行われており、重機や多くの人手を必要とする。一方で、近年、売電価格の低下とともに、狭い土地や農地等の複雑な地質及び形状を有する土地にソーラーパネルを設置する小規模なプロジェクトが増えており、より簡易に設置可能な方法が求められてきている。簡易に各種構造物の設置を可能にする方法として、特許文献１～３には、各種構造物の施工にかかる費用を抑えつつ、短い工期で構造物を設置できる杭基礎等が提案されている。

特開２０２１－８５２１８号公報特表２０１２－５２４１８６号公報特開２０１７－４０１６１号公報

しかしながら、特許文献１の杭基礎における中央筒部は、内部に中空を有する筒形状であり、固定する支柱の形状及び太さの制限があり汎用性に課題がある。特許文献２及び３の固定システムは、構造が複雑で、作業環境が悪い屋外の現場で多くの部品を用いて調整しながら組み立てる必要があり、実用性に課題があった。

したがって、支柱の形状及び太さの制限が少なく汎用性に優れ、且つ少ない部品で容易に杭基礎を設置することを可能にする技術が求められている。

本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）支柱を支持するためのＬ字形状の側部と前記側部に一体化された底部とからなる固定部、
前記側部とは反対側の前記底部に一体化された筒状の本体部、及び
前記本体部の側面に一体化された筒状の複数の杭ガイド
を備え、
前記Ｌ字形状の側部のそれぞれは、前記支柱をボルトで固定可能な貫通孔を、前記本体部の軸心に平行方向に少なくとも２つ備え、
前記本体部の側面は、前記本体部の軸心に平行方向に延在し、
前記複数の杭ガイドの軸心は、互いの軸心に対してねじれの位置関係にあり、且つ前記本体部の軸心に対してねじれの位置関係にあり、前記複数の杭ガイドの軸心を通る面の１つは本体部の軸心に平行である
汎用支柱対応型多杭固定基礎用ベース部材。
（２）前記杭ガイドが２つであり、前記２つの杭ガイドの軸が、前記本体部の軸心に平行方向からみたときに、１８０度の角度をなしている、上記（１）に記載の汎用支柱対応型多杭固定基礎用ベース部材。
（３）前記貫通孔のそれぞれは、前記本体部の軸心に垂直方向に細長い形状を有する、上記（１）または（２）に記載の汎用支柱対応型多杭固定基礎用ベース部材。
（４）前記底部は、前記底部の少なくとも一部に貫通孔を有する、上記（１）～（３）のいずれかに記載の汎用支柱対応型多杭固定基礎用ベース部材。
（５）上記（１）～（４）のいずれかに記載の汎用支柱対応型多杭固定基礎用ベース部材、及び
前記杭ガイドに挿通された単管の杭
を含む、汎用支柱対応型多杭固定基礎。
（６）上記（５）に記載の汎用支柱対応型多杭固定基礎、及び
前記底部上に配置され、前記Ｌ字形状の側部の前記貫通孔を介してボルトで固定された支柱
を含む架台。

本発明によれば、支柱の形状及び太さの制限が少なく汎用性に優れ、少ない部品で容易に杭基礎を設置することが可能になる。

図１は、本開示の汎用支柱対応型多杭固定基礎用ベース部材の例を模式的に表す斜視図である。図２は、本開示の汎用支柱対応型多杭固定基礎用ベース部材の例の上面模式図である。図３は、本開示の汎用支柱対応型多杭固定基礎用ベース部材の例の下面模式図である。図４は、本開示の汎用支柱対応型多杭固定基礎用ベース部材の例の側面模式図である。図５は、本開示の汎用支柱対応型多杭固定基礎用ベース部材の例の正面模式図である。図６は、本開示の汎用支柱対応型多杭固定基礎用ベース部材と杭ガイドに挿通された杭とを含む汎用支柱対応型多杭固定基礎上に固定された支柱に支持されたソーラーパネル用架台の例の側面模式図である。図７は、図６の正面模式図である。

本発明は、支柱を支持するためのＬ字形状の側部と前記側部に一体化された底部とからなる固定部、前記側部とは反対側の前記底部に一体化された筒状の本体部、及び前記本体部の側面に一体化された筒状の複数の杭ガイドを備え、前記Ｌ字形状の側部のそれぞれは、前記支柱をボルトで固定可能な貫通孔を、前記本体部の軸心に平行方向に少なくとも２つ備え、前記本体部の側面は、前記本体部の軸心に平行方向に延在し、前記複数の杭ガイドの軸心は、互いの軸心に対してねじれの位置関係にあり、且つ前記本体部の軸心に対してねじれの位置関係にあり、前記複数の杭ガイドの軸心を通る面の１つは本体部の軸心に平行である汎用支柱対応型多杭固定基礎用ベース部材を対象とする。

本開示の汎用支柱対応型多杭固定基礎用ベース部材を用いることによって、支柱の形状及び太さの制限が少なく汎用性に優れ、少ない部品で容易に杭基礎を設置することが可能になる。本開示の汎用支柱対応型多杭固定基礎用ベース部材を用いて設置される杭基礎を、汎用支柱対応型多杭固定基礎という。本開示の汎用支柱対応型多杭固定基礎用ベース部材によれば、杭基礎の施工には重機は必要なく、エアーハンマー等の小型の工具を用いて容易に施工が可能である。

図１に、本開示の汎用支柱対応型多杭固定基礎用ベース部材１００の例を模式的に表す斜視図を示す。図２に、本ベース部材１００の例の上面模式図を示す。図３に、ベース部材１００の例の下面模式図を示す。図４に、本ベース部材１００の例の側面模式図を示す。図５に、本ベース部材１００の例の正面模式図を示す。

本ベース部材１００は、支柱を支持するための固定部が、支柱を支持するためのＬ字形状の側部１１と側部１１に一体化された底部１２とで構成される。Ｌ字形状の側部１１のそれぞれは、支柱をボルトで固定するための貫通孔１３を本体部１４の軸心に平行方向に少なくとも２つ備える。貫通孔１３は、側部の面に垂直方向に貫通する孔である。図１、４及び５に示す例においては、Ｌ字形状の側部１１のそれぞれは、３つの貫通孔１３を備える。Ｌ字形状の側部１１のそれぞれが備える貫通孔１３の数は、２つ以上、好ましくは３つ以上、より好ましくは４つ以上、さらに好ましくは５つ以上である。貫通孔１３の数の上限は特に限定されないが、例えば７つまたは６つであることができる。

Ｌ字形状の側部１１のそれぞれが備える貫通孔１３の数は、同じでもよく異なってもよい。Ｌ字形状の２つの側部１１が備える複数の貫通孔１３の、本体部１４の軸心１４Ｃに平行方向の位置（以下、貫通孔の位置ともいう）は、同じでもよく異なってもよい。

貫通孔の位置が同じ場合、それぞれの側部１１の貫通孔１３から挿入するボルト同士が干渉しないように、それぞれの側部１１の異なる位置の貫通孔からボルトを挿入する。例えば、図１に例示するように、それぞれの側部１１がそれぞれ３つの貫通孔を有する場合に、それぞれの側部１１を第１の側部及び第２の側部と呼び、且つ底部１２に近い貫通孔から第１の貫通孔、第２の貫通孔、及び第３の貫通孔と呼ぶとすると、第１の側部の第１の貫通孔及び第２の貫通孔にボルトを挿入し、第２の側部の第３の貫通孔にボルトを挿入して支柱を固定することにより、２つ側部１１から挿入するボルト同士が干渉せずに支柱をＬ字形状の２つの側部１１に固定することができる。

貫通孔の位置が異なる場合、それぞれの側部１１から挿入するボルト同士が干渉しないように貫通孔の位置がずれていることが好ましい。この場合、どの貫通孔にボルトを挿入しても、２つ側部１１から挿入するボルト同士が干渉せずに支柱をＬ字形状の２つの側部１１に固定することができる。

側部１１と底部１２とは、一体成形されたものでも溶接されたものでもよい。それぞれの側部の２つ以上の貫通孔１３の重心は、好ましくは、それぞれの側部の重心と実質的に一致する。貫通孔１３の重心が側部の重心と実質的に一致することにより、支柱をより強固に固定することができる。

固定部の底部１２で支柱の鉛直方向の質量を支え、Ｌ字形状の側部１１で支柱を固定することができるので、固定部の形状を変更しなくても、２つの側部の貫通孔１３を介して固定可能な範囲で、円柱形状、角形形状等の任意の形状、及び任意の太さの支柱を固定することができる。このように、本ベース部材１００によれば、支柱の形状及び太さの制限が少なく汎用性に優れる。

Ｌ字形状の側部１１を構成する板がなす角度は、好ましくは６０～１２０度、より好ましくは７０～１１０度、さらに好ましくは８０～１００度、さらにより好ましくは８５～９５度、さらにより好ましくは約９０度である。Ｌ字形状の側部１１の屈曲部は、直角でも丸みを有してもよい。

Ｌ字形状の側部１１は、好ましくは矩形の板が２つ組み合わされたＬ字形状を有する。組み合わされた矩形の板は、一体成形でも溶接されたものでもよい。矩形の板のそれぞれの一辺は、好ましくは２５～２００ｍｍ、より好ましくは５０～１５０ｍｍ、さらに好ましくは７５～１２５ｍｍの長さを有する。矩形の板の角部は丸みを有してもよい。

底部１２は、矩形、円形、多角形、またはそれらの組合せの板であり、好ましくは矩形の板である。底部１２の矩形の板の一辺は、好ましくは２５～２００ｍｍ、より好ましくは５０～１５０ｍｍ、さらに好ましくは７５～１２５ｍｍの長さを有する。

Ｌ字形状の側部１１及び底部１２はそれぞれ、好ましくは２～８ｍｍ、より好ましくは３～７ｍｍ、さらに好ましくは４～６ｍｍの厚みを有する。

側部１１とは反対側の底部１２に筒状の本体部１４が一体化されている。本体部１４は、地中への埋め込みを容易にできるように筒形状を有する。本体部１４の軸心１４Ｃは、底部１２の表面に実質的に垂直方向である。底部１２の表面に垂直方向（本体部１４の軸心に平行方向）からみた本体部の形状は、矩形、円形、多角形、またはそれらの組合せであるが、好ましくは矩形である。本体部が矩形の断面形状を有することにより、本体部の側面に、下記に説明する杭ガイドを強固に固定しやすい。本体部１４の側面は、本体部１４の軸心１４Ｃに平行方向に延在する。本体部１４は、好ましくは２～８ｍｍ、より好ましくは３～７ｍｍ、さらに好ましくは４～６ｍｍの厚みを有する。本体部１４は、好ましくは５０～３００ｍｍ、より好ましくは１００～２００ｍｍ、さらに好ましくは１２５～１７５ｍｍの長さを有する。本体部１４の軸心１４Ｃは、好ましくは本ベース部材１００の中心線と実質的に一致する。本体部１４の軸心１４Ｃが本ベース部材１００の中心線と実質的に一致することにより、杭基礎の強度をより向上することができる。

図１に示すように、本体部１４の側面に、筒状の複数の杭ガイド１５が、各杭ガイド１５と本体部１４とを連結する連結部１７を介して一体化されている。連結部１７は、杭ガイド１５と本体部１４との間の部分であり、厚みを有しても有さなくてもよい。図２～５では、連結部１７は省略する。一体化された本体部１４と杭ガイド１５とは、一体成形されたものでもよく、溶接されたものでもよい。図４及び図５に示すように、複数の杭ガイド１５は、本体部１４の周方向に沿って等間隔に配置され得る。複数の杭ガイド１５の軸心１５Ｃは、互いの軸心に対してねじれの位置関係にあり、且つ本体部１４の軸心１４Ｃに対してねじれの位置関係にあり、複数の杭ガイド１５の軸心１５Ｃを通る面の１つは本体部の軸心１４Ｃに平行である。杭ガイド１５により杭の地中への貫入角度が固定される。複数の杭ガイド１５が上記軸心を有することにより、地中に打ち込んだ杭で強固に杭基礎を固定することができる。杭ガイド１５は、好ましくは２～８ｍｍ、より好ましくは３～７ｍｍ、さらに好ましくは４～６ｍｍの厚みを有する。

図５に示す本体部１４の軸心１４Ｃと杭ガイド１５の軸心１５Ｃとの間のなす角度θ（鋭角）は、好ましくは２０～７０度、より好ましくは３０～６０度、さらに好ましくは４０～５０度である。杭ガイド１５の軸心１５Ｃが上記好ましい角度を有することにより、地中に打ち込んだ杭で、より強固に杭基礎を固定することができる。

杭ガイドは、好ましくは５０～２５０ｍｍ、より好ましくは１００～２００ｍｍ、さらに好ましくは１２５～１７５ｍｍの長さを有する。杭ガイドは、好ましくは２０～８０ｍｍ、より好ましくは３０～７０ｍｍ、さらに好ましくは４０～６０ｍｍの内径を有する。

本ベース部材１００を１つまたは２つ以上用いて、施工することができる。本ベース部材１００によれば、エアーハンマー等の簡易的な手持ち工具を用いて施工が可能であり、重機を用いる必要が無い。また、コンクリート基礎を用いる必要もなく、安定して設置するための造成作業等の地盤整備を行う必要もない。そのため、限られた作業スペースしか確保できない狭い土地や農地等の複雑な地質及び形状を有する土地に施工が可能であり、施工にかかる期間の短縮及び施工コストを低減することができる。また、本ベース部材１００によれば、側部に備えられた貫通孔を介してボルト止めするだけで支柱を側部及び底部に固定可能であり、少ない部品で容易に杭基礎を設置することを可能とする。

好ましくは、杭ガイド１５が２つであり、隣り合う杭ガイド１５の軸心１５Ｃは、本体部１４の軸心１４Ｃに平行方向からみたときに、互いに平行（１８０度）の角度を有する。

杭ガイド１５を上記２つにすることで、本ベース部材１００の正面からみて２本の杭が左右方向だけに延在することになるので、前後方向に建物やフェンス等の既存の建築物が存在していても、これら建築物の基礎と干渉することなく杭を打ち込んで杭基礎を設置することができる。また、本発明者は鋭意研究した結果、ソーラーパネル等の軽量構造物の杭基礎として、設置する杭基礎それぞれが２本の杭を備えれば、実用に十分な強度を有することを見いだした。

上記杭ガイド１５が２つの本ベース部材１００によれば、打ち込んだ杭が前後の建築物の基礎と干渉しないので、杭を深く打ち込むことが可能であり、且つ杭基礎の強度を確保することができる。本ベース部材１００によれば、打ち込んだ杭が前後の建築物の基礎と干渉しないので、既存の建築物の近傍に杭基礎を設置することができる。したがって、既存の建物が前後方向に存在する狭小地にも設置することができる。

また、上記杭ガイド１５を２つ備える本ベース部材１００によれば、複数の杭基礎を互いの杭を干渉させずに左右方向に設置することも可能となり、杭基礎の狭小地への設置も可能になる。さらには、本ベース部材１００によれば、前後方向の作業スペースも不要である。例えば、１.２ｍの杭を打ち込む場合、エアーハンマーの大きさ等を考慮すると、杭の打ち込み方向とは反対側に１.８ｍ以上の作業スペースが必要となる。本ベース部材１００によれば、前後方向の作業スペースは不要となり、狭小地での作業が可能になる。

好ましくは、側部１１に設けられた貫通孔１３のそれぞれは、図１、４及び５に例示するように、本体部１４の軸心１４Ｃに垂直方向に細長い形状を有する。貫通孔１３が、本体部１４の軸心１４Ｃに垂直方向、すなわち固定可能な支柱の軸に垂直方向に細長い形状を有するので、支柱の形状が様々であったとしても、側部１１への支柱のボルト止めを容易に行うことができる。貫通孔に挿通されたボルトを、支柱のボルトが入る側とは反対側のナットと締結することで、支柱を側部及び底部に固定することができる。

側部１１が有する貫通孔１３は、本体部１４の軸心１４Ｃに垂直方向の長さが、好ましくは１０～５０ｍｍ、より好ましくは２０～４０ｍｍ、さらに好ましくは２５～３５ｍｍである。側部１１が有する貫通孔１３は、本体部１４の軸心１４Ｃに平行方向の長さが、好ましくは２～２０ｍｍ、より好ましくは５～１５ｍｍ、さらに好ましくは７．５～１２．５ｍｍである。本体部１４の軸心１４Ｃに平行方向の複数の貫通孔１３同士の間隔は、好ましくは３～２５ｍｍ、より好ましくは７～２０ｍｍ、さらに好ましくは１０～１５ｍｍである。

好ましくは、底部１２は、図１～３に例示するように、底部１２の少なくとも一部に貫通孔１６を有する。底部１２が貫通孔１６を有することにより、上方からの雨水を貫通孔１６を介して下方に送ることができる。貫通孔１６は、好ましくは５～５０ｍｍ、より好ましくは１０～３５ｍｍ、さらに好ましくは１５～２５ｍｍの直径を有する。

本ベース部材１００の構成材料は、好ましくは鋼である。

本ベース部材１００は、好ましくはソーラーパネル用架台の杭基礎に用いることができる。本ベース部材１００はまた、例えば、農業ハウス、またはコンテナハウス、トレーラーハウス等の仮設住宅等の各種の軽量構造物の杭基礎にも用いることができる。

本開示はまた、上記の汎用支柱対応型多杭固定基礎用ベース部材、及び杭ガイドに挿通された杭を含む汎用支柱対応型多杭固定基礎を対象とする。

杭は従来用いられている単管である。単管は、例えば３０～７０ｍｍの直径を有する。単管の長さは、好ましくは２～６ｍである。

本発明はまた、上記の汎用支柱対応型多杭固定基礎、及び固定部の底部上に配置され、Ｌ字形状の側部の貫通孔を介してボルトで固定された支柱を含む架台を対象とする。支柱の上には各種構造物が支持される。

支柱は従来用いられている支柱であることができる。支柱は、支柱の上部に支持され得る各種構造物を固定するための固定部を有し得る。支柱は、例えば５０～１００ｍｍの直径を有する管材または５０～１００ｍｍの辺の長さを有する角材等であることができる。本ベース部材１００のＬ字形状の側部と底部とで固定可能な範囲で、任意の形状及び太さの支柱を用いることができる。支柱へのボルト止めするための孔の形成は、本ベース部材１００に支柱を組み合わせる前または組み合わせた後で行うことができる。

図６に、本ベース部材１００を用いたソーラーパネル５０の施工例を示す。図６は、２つの杭ガイドをそれぞれ備える２つの本ベース部材１００と、直径が４８ｍｍの一般構造用炭素鋼製の単管である杭２０とで構成された汎用支柱対応型多杭固定基礎に、辺の長さが７０ｍｍの角材でＳＵＳ４００鋼製の支柱３０を固定したソーラーパネル５０用の架台の例の側面模式図である。架台は、支柱３０、支柱３０に支持された縦材４０、横材４２、及び支持バー４４を備える。横材４２には、パネルクランプ４６を介してソーラーパネル５０が保持される。ソーラーパネル５０と接続される配線ボックス５２が支柱３０に固定される。図７は、図６の正面模式図である。

１００ベース部材
１１側部
１２底部
１３貫通孔
１４本体部
１４Ｃ本体部の軸心
１５杭ガイド
１５Ｃ杭ガイドの軸心
１６貫通孔
１７連結部
２０杭
３０支柱
４０縦材
４２横材
４４支持バー
４６パネルクランプ
５０ソーラーパネル
５２配線ボックス

Claims

支柱を支持するためのＬ字形状の側部と前記側部に一体化された底部とからなる固定部、
前記側部とは反対側の前記底部に一体化された筒状の本体部、及び
前記本体部の側面に一体化された筒状の複数の杭ガイド
を備え、
前記Ｌ字形状の側部のそれぞれは、前記支柱をボルトで固定可能な貫通孔を、前記本体部の軸心に平行方向に少なくとも２つ備え、
前記貫通孔のそれぞれは、前記本体部の軸心に垂直方向に細長い形状を有し、
前記本体部の側面は、前記本体部の軸心に平行方向に延在し、
前記複数の杭ガイドの軸心は、互いの軸心に対してねじれの位置関係にあり、且つ前記本体部の軸心に対してねじれの位置関係にあり、前記複数の杭ガイドの軸心を通る面の１つは本体部の軸心に平行である汎用支柱対応型多杭固定基礎用ベース部材。
前記杭ガイドが２つであり、前記２つの杭ガイドの軸が、前記本体部の軸心に平行方向からみたときに、１８０度の角度をなしている、請求項１に記載の汎用支柱対応型多杭固定基礎用ベース部材。
前記底部は、前記底部の少なくとも一部に貫通孔を有する、請求項１または２に記載の汎用支柱対応型多杭固定基礎用ベース部材。
請求項１～３のいずれか一項に記載の汎用支柱対応型多杭固定基礎用ベース部材、及び
前記杭ガイドに挿通された単管の杭
を含む、汎用支柱対応型多杭固定基礎。
請求項４に記載の汎用支柱対応型多杭固定基礎、及び
前記底部上に配置され、前記Ｌ字形状の側部の前記貫通孔を介してボルトで固定された支柱
を含む架台。