JP7355668B2 - 構造材、環状体及び構造物 - Google Patents

Description

本発明は、構造材、環状体及び構造物に関する。

建物の床版や土留壁の壁材として用いられる構造材が知られている。このような構造材として、例えば、波形状に湾曲するように形成された平面視矩形状の鋼板の各辺にフランジ部を設けたライナープレートが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１８－１８８８６５号公報

しかし、ライナープレートを構造物（例えば、土留壁）の壁材として用いる場合、ライナープレートを周方向及び高さ方向に連結して構造物を構築することになるが、ライナープレートの強度だけでは構造物として十分な強度を発揮することができない。そのため、高さ方向に隣接するライナープレートリング間にＨ形鋼等の鋼材を連結して構成された補強材（補強リング）を設ける必要があった。ここで、補強材は構造物の強度を補うために重量が大きいので、ライナープレートとの連結作業に手間がかかり、構造物の施工効率が低下してしまうという問題があった。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、補強材を省きながらも十分な強度を有する構造物を構築することができる構造材、構造材を環状に連結した環状体及び少なくとも一部において環状体を軸線方向に連結した構造物を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の一態様は、構造材であって、複数の第１の底部と、隣接する前記第１の底部間に形成された少なくとも一つの第２の底部と、前記第１の底部と前記第２の底部を連結する壁部と、幅方向両端にある前記第１の底部に連続するフランジ部と、を備え、前記第１の底部から前記第２の底部までの高さは、前記フランジ部の高さよりも高いことを特徴とする。

また、前記フランジ部は、前記第１の底部から前記第２の底部に向けて幅方向外側に向かって傾斜する傾斜部と、前記傾斜部の先端から連続して高さ方向に延在し、連結具が挿通される孔が形成された立設部と、を備えることが好ましい。

また、前記第１の底部及び前記第２の底部の面方向は、互いに平行であることが好ましい。

また、前記壁部は、前記第１の底部及び前記第２の底部の面方向に対して直交する方向に対して傾斜していることが好ましい。

また、隣接する前記第１の底部間の間隔は、前記第２の底部の幅方向における長さよりも大きいことが好ましい。

本発明の一態様は、環状体であって、上記の構造材が環状に連結されていることを特徴とする。

本発明の一態様は、構造物であって、少なくとも一部において、上記の環状体が軸線方向に連結されていることを特徴とする。

本発明の態様によれば、補強材を省きながらも十分な強度を有する構造物を構築することができる。

構造材の斜視図である。 構造材の正面図である。 環状体の斜視図である。 環状体の斜視図である。 構造体の斜視図である。 （ａ）は従来のライナープレート及び補強材を用いた構造物の断面図であり、（ｂ）は構造材を用いた構造物の断面図である。 構造材を積み重ねた状態を示す正面図である。

本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施の形態は例示であり、本発明の範囲において種々の形態をとりうる。

＜構造材の構成＞
構造材の構成について説明する。
図１、図２に示すように、構造材１は、建築構造物や土木構造物の構築に用いられる建材である。
構造材１は、例えば、一枚の鋼板にロール成形やプレス成形等を施すことにより、板厚方向に凹凸する形状に成形されている。
構造材１は、第１の底部１１と、第２の底部１２と、壁部１３と、フランジ部１４と、を備えている。構造材１は、一枚の鋼板から形成されていることから、第１の底部１１、第２の底部１２、壁部１３及びフランジ部１４は、連続して一体に形成されている。

（第１の底部）
第１の底部１１は、ロール成形時にローラによって鋼板の厚さ方向に湾曲形成されている。第１の底部１１は、構造材１の幅方向Ｂに平行に延在する平坦面を有している。第１の底部１１は、構造材１の幅方向Ｂに沿って間隔をあけて、複数、例えば、三つ形成されている。三つの第１の底部１１のうち、構造材１の幅方向端部に位置する二つの第１の底部１１は、幅方向中央の第１の底部１１よりも幅が狭くなるように形成されている。第１の底部１１は、長さ方向Ｌ全域にわたって連続するように形成されている。

（第２の底部）
第２の底部１２は、ロール成形時にローラによって鋼板の厚さ方向であって、第１の底部１１とは反対方向に湾曲形成されている。第２の底部１２は、構造材１の幅方向Ｂにおいて、隣接する第１の底部１１間に形成されている。第２の底部１２は、構造材１の幅方向Ｂに平行に延在する平坦面を有している。すなわち、第１の底部１１及び第２の底部１２の面方向は、互いに平行となるように形成されている。第２の底部１２は、構造材１の幅方向Ｂに沿って間隔をあけて、少なくとも一つ、例えば、二つ形成されている。隣接する第１の底部１１間の間隔は、第２の底部１２の幅方向における長さよりも大きくなっている。第２の底部１２は、長さ方向Ｌ全域にわたって連続するように形成されている。

（壁部）
壁部１３は、互いに隣接する第１の底部１１の端部と第２の底部１２の端部同士を連結する。隣接する第１の底部１１間の間隔は、第２の底部１２の幅方向Ｂにおける長さよりも大きくなっていることから、壁部１３の壁面は、第１の底部１１及び第２の底部１２の面方向に対して直交する方向（構造材１の高さ方向Ｈ）に対して傾斜している。したがって、第１の底部１１の間には、第２の底部１２と壁部１３とによって囲まれる略台形状の空間Ｓが形成されている。この空間Ｓは、第１の底部１１から第２の底部１２に向かうにつれて徐々に狭くなるように形成されている。

（フランジ部）
フランジ部１４は、幅方向両端にある第１の底部１１に連続して形成されている。フランジ部１４の高さｈ１は、第１の底部１１と第２の底部１２との間に納まるように形成されている。すなわち、図２に示すように、第１の底部１１から第２の底部１２までの高さｈ２は、フランジ部１４の高さｈ１よりも高くなるように形成されており、第２の底部１２は、フランジ部１４の先端よりも外側に突出している。なお、フランジ部１４の高さｈ１、及び、第１の底部１１から第２の底部１２までの高さｈ２は、共に従来のライナープレートのフランジ部の高さ及び波板部の高さよりも高くなるように形成されており、剛性が高められている。
フランジ部１４は、傾斜部１５と、立設部１６と、を備えている。
傾斜部１５は、構造材１の幅方向Ｂ各端部における第１の底部１１の端部に連続して形成されている。傾斜部１５は、第１の底部１１から第２の底部１２に向けて、構造材１の幅方向Ｂ外側に向かって傾斜するように形成されている。傾斜部１５は、どのような角度で傾斜していてもよいが、例えば、第１の底部１１の面に対して４５°の角度をなすように傾斜していることが好ましい。傾斜部１５が第２の底部１２側に傾斜することで上方に形成される空間Ｐは、構造材１を積み重ねた際に上方に積み重ねた構造材１のフランジ部１４の立設部１６の一部を収容する収容部として機能する。すなわち、第１の底部１１の面の延長仮想面と、傾斜部１５の傾斜面とに挟まれて形成される空間Ｐは、立設部１６を収容することにより、構造材１の積み重ね高さを低く抑えることができる。
立設部１６は、傾斜部１５の先端（第１の底部１１に連結されていない方の端部）から連続して、構造材１の高さ方向Ｈに沿って延在するように形成されている。立設部１６は、その先端が第２の底部１２の面と面一となる位置に到達しない位置までしか形成されていない。立設部１６には、構造材１同士を連結する連結具（例えば、ボルト及びナット）が挿通される孔１６ａが構造材１の幅方向Ｂに沿って貫通するように形成されている。
なお、第１の底部１１及び第２の底部１２と壁部１３との境界、第１の底部１１と傾斜部１５との境界、傾斜部１５と立設部１６との境界は、滑らかに湾曲するようにＲが形成されている。

＜環状体、構造物＞
図３、図４に示すように、環状体２は、複数の構造材１をその長さ方向に連結して環状に構成したものである。図５に示すように、構造体３は、複数の環状体２をその軸線方向に連結して構成したものである。
環状体２は、例えば、軸線方向から見た場合に、矩形状に形成されている。環状体２は、隣接する環状体２の連結部分が軸線方向に重ならないように、図３に示す環状体２ａと図４に示す環状体２ｂとが千鳥状に交互に連結されて構造物３が構築される。
環状体２ａ，２ｂは、何種類かの異なる長さに形成された複数の構造材１をその長さ方向（長手方向）に連結することによって構成されている。ここで、構造材１における長さ方向の両端部には、連結するための連結具を挿通する孔が形成されたフランジ板ｆが溶接等によって接合される。フランジ板ｆは、製造ラインでの省スペース化を図った効率的な積み重ねによる保管のため、ロール成形による製造時には設けられておらず、構造材１を連結して環状体２ａ，２ｂを構築する際に、構造材１にフランジ板ｆを接合する。
環状体２ａと環状体２ｂは、同じ数の構造材１を用いて構成されているが、矩形状の角部を形成する構造材１は、軸線方向に積み重ねた際に、同じ大きさの構造材１が千鳥状に配置されている。より具体的には、図３～図５に示すように、環状体２ａの構造材１ａ，１ｂと環状体２ｂの構造材１ａ，１ｂとが軸線方向において交差するように配置されている。なお、環状体２ａ，２ｂを構成する構造材１ａと構造材１ｂは、継板ｊを用いて溶接等によって接合されている。他の角部においても同様である。
図５に示すように、構造物３は、環状体２ａと環状体２ｂとが軸線方向に沿って交互に連結されることにより構成されている。なお、構造物３は、環状体２ａと環状体２ｂを一段ずつ交互に連結することが好ましいが、複数段ずつ交互に連結してもよい。

以上のように、構造材１は、フランジ部１４の高さｈ１、及び、第１の底部１１から第２の底部１２までの高さｈ２は、共に従来のライナープレートのフランジ部の高さ及び波板部の高さよりも高いため、従来のライナープレートに比べて断面性能を大幅に高めることができ、構造物３を構築する際に、隣接する環状体２の間に強度を高める補強材（補強リング）を連結する必要がない。これにより、連結作業に手間がかかる補強材を省きながらも十分な強度を有する構造物３を構築することができる。また、構造材１は、フランジ部１４を有しているので、従来のライナープレートともフランジ部同士で簡単に連結することができる。
ここで、図６（ａ）は、従来のライナープレート５０及び補強材６０を用いた構造物７０の断面図であり、図６（ｂ）は、上記の構造材１を用いた構造物３の断面図である。
図６（ａ）に示すように、従来の構造物７０において、地中の深い位置では、構造物７０にかかる土圧も大きいため、ライナープレート５０だけでは十分な強度を保つことができないので、構造物７０の軸線方向に比較的短い間隔で補強材６０が連結されている。補強材６０は、例えば、Ｈ形鋼を環状に連結して構成した環状体であり、ライナープレート５０の環状体よりも強度が高くなっている。また、地中の浅い位置では、構造物７０にかかる土圧も小さくなるので、補強材６０を設ける間隔を広げることができる。
これに対して、図６（ｂ）に示すように、構造物３においては、構造材１が十分な強度を有しているため、土圧の大きな地中の深い位置においても、構造材１を連結した環状体２を軸線方向に積み重ねて連結するだけでよく、環状体２の間に補強材を設ける必要はない。これにより、構造体３の施工効率を大幅に向上させることができる。

また、構造材１にはロール成形によってフランジ部１４が一体に形成されているので、構造物３の施工時には、構造材１の長さ方向端部のみにフランジ板ｆを設けるだけでよく、施工現場での作業を軽減することができる。
また、第１の底部１１から第２の底部１２までの高さｈ２は、フランジ部１４の高さｈ１よりも高くなっているので、構造材１を製造ラインでロール成形によって成形した後、搬出前に積み重ねて保管する際には、図７に示すように、下方にある構造材１ｃにおける第１の底部１１間に形成された空間Ｓに、上方から構造材１ｄの第２の底部１２を嵌め込み、フランジ部１４の立設部１６を傾斜部１５の上方に形成された空間Ｐに収容する。これにより、対向する構造材１ｃの壁部１３に構造材１ｄの壁部１３が接触し、構造材１ｃの傾斜部１５に構造材１ｄの立設部１６の先端が接触する。したがって、構造材１ｃに形成された空間Ｓに構造材１ｄが収容された高さ分だけ積み重ね高さを減じることができる。よって、限られたスペース内に多くの構造材１を積み重ねることができる。
また、図７に示すように、積み重ねられた構造材１は、フランジ部１４の立設部１６と傾斜部１５とが嵌り合った状態で接触するだけでなく、壁部１３同士も嵌り合った状態で接触するので、構造材１の幅方向の移動が規制され、安定した状態で構造材１を積み重ねることができる。
また、壁部１３が傾斜していることにより、空間Ｓは、第１の底部１１から第２の底部１２に向かうにつれて徐々に狭くなるように形成されているので、両構造材１が嵌り合うことで、摩擦力で互いにしっかりと保持することができる。

＜その他＞
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。また、例えば、上記実施の形態における各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更することができる。
例えば、環状体、構造体は、軸線方向から見た際に矩形状に形成するものに限らず、円形状、楕円形状、長円形状、多角形状に形成してもよく、これらの形状に合わせて構造材の形状、大きさを変更すればよい。また、構造材は、平面視した際に矩形状に形成するものに限らず、円形状、楕円形状、長円形状、多角形状に形成してもよい。さらには、構造材を湾曲させたり、略Ｌ字状、略Ｃ字状に屈曲させて形成してもよい。
また、構造材１は、第１の底部及び第２の底部の大きさ、数量は構造材としての強度を発揮するものであれば自由に変更可能である。また、フランジ部１４の傾斜部１５の傾斜角は、フランジ部１４の立設部１６を収容できる空間Ｐが確保され、その結果、構造材１を積み重ねた際に積み重ね高さを減らすことができる構成であれば変更可能である。また、壁部１３の傾斜角は、構造材１を積み重ねた際に、空間Ｓに第２の底部１２を収容すると共に壁部１３同士の接触により構造材１のがたつきを防止できるものであれば変更可能である。
また、図６（ｂ）においては、従来のライナープレートによる土留壁の構築において補強材（補強リング）が必要となる土圧が高い位置に構造材１を用いた環状体２を配置し、土圧が低い位置にはライナープレートで土留壁を構築する構成としたが、構造体３にライナープレートを用いることなく、構造材１を用いた環状体２のみで構成してもよい。

１，１ａ，１ｂ 構造材
２，２ａ，２ｂ 環状体
３ 構造物
１１ 第１の底部
１２ 第２の底部
１３ 壁部
１４ フランジ部
１５ 傾斜部
１６ 立設部
１６ａ 孔
ｈ１ フランジ部の高さ
ｈ２ 第１の底部から第２の底部までの高さ

Claims (6)

1. 複数の第１の底部と、
   隣接する前記第１の底部間に形成された少なくとも一つの第２の底部と、
   前記第１の底部と前記第２の底部を連結する壁部と、
   幅方向両端にある前記第１の底部に連続するフランジ部と、を備え、
   前記フランジ部は、
   前記第１の底部から前記第２の底部に向けて幅方向外側に向かって傾斜する傾斜部と、
   前記傾斜部の先端から連続して高さ方向に延在し、連結具が挿通される孔が形成された立設部と、
   を備え、
   前記第１の底部から前記第２の底部までの高さは、前記フランジ部の高さよりも高いことを特徴とする構造材。
2. 前記第１の底部及び前記第２の底部の面方向は、互いに平行であることを特徴とする請求項１に記載の構造材。
3. 前記壁部は、前記第１の底部及び前記第２の底部の面方向に対して直交する方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１又は２に記載の構造材。
4. 隣接する前記第１の底部間の間隔は、前記第２の底部の幅方向における長さよりも大きいことを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の構造材。
5. 請求項１から４までのいずれか一項に記載の構造材が環状に連結されていることを特徴とする環状体。
6. 少なくとも一部において、請求項５に記載の環状体が軸線方向に連結されていることを特徴とする構造物。