JPH07331634A - 浮体構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シンプルな形状で、高浮力および高耐力を有
し、プレファブ化や浮体部分についての既成品の使用に
よるコストの低減が可能であり、防食機能，消波機能に
優れた合理的な構造の浮体構造物を提供する。 【構成】 鉛直方向の金属製パイプ２を連設し、さらに
上下端をコンクリート製の床版３，４で被覆および拘束
して、金属製パイプ２で囲まれる隔室を形成する。浮体
構造物１としての浮力は個々の金属製パイプ２と隔室に
よって確保する。金属製パイプ２は、その長さや径や配
置等を、対象となる各種波浪モードに合わせて設定す
る。金属製パイプ２は、その径に大小の差を設けたり、
接合が容易となるように１本おきに半割りパイプ２ｂ′
を用いてもよい。また、金属製パイプ２は両端がコンク
リートで被覆、拘束されているため、外表面のみ高分子
系シートや耐食性の金属シートにより閉合被覆すること
もできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水域における係船施設
等を構成する浮体構造物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】浮き消波堤や係船用の浮き桟橋等として
用いられる浮体構造物としては、従来、鉄筋コンクリー
ト製，鋼製、あるいはＦＲＰ製のポンツーンが一般的で
あるが、浮体構造物としての強度や消波機能の他、製作
の手間やコストの問題、さらに鋼製のポンツーンでは鋼
材の腐食の問題等がある。このような問題に関して、特
開平４−１４６３１２号公報には、コストの低減を主目
的として、両端を閉じたコンクリート製の円筒管を浮体
とし、これを平行に並べ、堰板と緊張材で筏状に組んだ
浮体式防波堤が記載されている。さらに、実公昭６０−
２２４９号公報には、鋼製の水密凾体からなる、あるい
は発泡ウレタンをＦＲＰの被膜で包んでなる長尺棒状で
入射波が当たる側に鋭角部を設けた浮体を、複数平行に
配置して一定間隔をおいて連結するとともに、浮体に対
し消波性能を向上させるための消波板を傾斜させて取り
付けた浮消波堤が記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記特開平４−１４６
３１２号公報記載の浮体式防波堤の場合、コンクリート
製の円筒管は耐食性能は良いが、得られる浮力が小さ
く、波浪に対する強度も低い。また、コンクリート製円
筒管からなる浮体が波浪進行方向に平行に配置されてい
るため、消波効果にはほとんど寄与せず、堰板と水平な
ＰＣ板に消波機能を期待しているに過ぎない。また、浮
体どうしは波浪に追随するように可撓的に結合し、筏状
に組み立ててあるため、中、長周期の波浪に対する消波
効果はほとんどない。一方、前記実公昭６０−２２４９
号公報記載の浮消波堤は、消波作用において反射波エネ
ルギーの占める割合を小さくすることで係留コストの低
減を図ったものであるが、浮体構造およびその格点構造
が複雑であり、加工度が高いため構造体自体のコストが
高く付く。また、鋼製の水密凾体については防食対策が
とりにくく、防食のためのコストも高く付き、耐久性の
面でも十分とは言えない。本発明は、金属製パイプとコ
ンクリート製床版との組み合わせによるシンプルな形状
で、高浮力、高耐力を有し、プレファブ化や浮体部分に
ついての既成品の使用によるコストの低減が可能であ
り、防食機能，消波機能に優れた合理的な構造の浮体構
造物を提供することを目的としたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の浮体構造物は、
その概要を図１ないし図３に示すように、鉛直方向に立
てた金属製パイプ２を複数本平行に連続的に配設して閉
合させ、その両端をコンクリート製の床版３，４で被覆
して拘束し、上下の床版３，４間に金属製パイプ２で囲
まれる隔室５を形成したものである。浮体構造物１とし
ての浮力は個々の金属製パイプ２と複数本の金属製パイ
プ２で囲まれた隔室５によって確保される。隔室５は１
つの浮体構造物１について１つとは限らず、複数形成す
ることもできる。また、隔室５の内部にも金属製パイプ
を配置する等して完全な水密性を確保しつつ、床版３，
４に作用する荷重の分散を図ることもできる。金属製パ
イプ２は、その長さや径、配置等を適当に設定すること
で、各種波浪モードに自由に対応させることができ、安
定した浮体構造が得られる。この場合、金属製パイプ２
の径に大小の差を設けたり（図中、太径のパイプを２
ａ、細径のパイプを２ｂで示している）、１本おきに半
割りパイプ２ｂ′を用いたりすることも可能である。１
本おきに半割りパイプ２ｂ′を用いる場合、波浪モード
等との関係で消波性能が変わる他、すべて円筒状の金属
製パイプとする場合に比べ、金属製パイプ相互の接合が
容易であり、水密性確保の点でも有利である。金属製パ
イプの材質は特に限定されず、主として既成品が安価に
入手可能な鋼管等が用いられる。鋼管の場合、耐食性が
問題となるが、防食処理が難しい端部が耐食性を有する
コンクリートで被覆されるため、閉合させた複数本の金
属製パイプの外周側面部について、金属製パイプの外表
面のみに防食処理を施せばよい。防食処理としては、ウ
レタン樹脂，エポキシ樹脂等による塗装，ポリエチレン
等の高分子材料や金属系材料による被覆防食があるが、
本願発明では閉合させた金属製パイプの外周側面部のみ
防食すればよいため、塗装に比べ高い防食性能が得やす
い高分子系シートや耐食性の金属シートによる閉合被覆
が可能であり、簡単に高い防食性能を得ることができ
る。この他、金属製パイプとしては、ステンレス，チタ
ン等の耐食性金属からなる管や、外表面に耐食性金属を
有する複層鋼板からなる鋼管を用いることで、防食処理
を省略することも可能である。また、金属製パイプを、
内管および外管からなる２重管構造として内部にコンク
リート等の硬化性充填材を充填した構造等も考えられ
る。この場合、外管を耐食性金属からなる管や、複層鋼
板からなる鋼管とし、内管を普通の鋼管とすることが望
ましいが、内管，外管とも鋼管としてもよい。さらに、
閉合させた金属製パイプの外周側面部をコンクリートで
被覆し、合成構造化することで、高い耐力と水密性，耐
食性を得ることもできる。なお、金属製パイプは、波浪
の影響で水中に没している部分の長さが変動することに
よる浮力変動があり、各金属製パイプ間で浮力の大きさ
に差が生じ、この浮力変動により上下の床版に面外方向
の曲げが作用する。この点については、上下の床版およ
び金属製パイプと床版との接合部が十分な耐力を有して
いれば問題ないが、例えば金属製パイプを通した引張材
で上下の床版間をつないで緊張し、床版や接合部に作用
する引張力を低減することも可能である。なお、本願で
いうコンクリートには鉄筋コンクリートや繊維補強コン
クリート等を含み、必要に応じ金属製パイプのコンクリ
ートへの埋め込み部分には定着アンカーやシヤコネクタ
ー等を取り付ける。

【０００５】次に本発明の作用について説明する。両端
がコンクリート製の床版で被覆、拘束される鋼管等の金
属製パイプ自体の浮力に加え、閉合配設された複数本の
金属製パイプの内側に形成される隔室部分で大きな浮力
が得られ、係船施設等を構成する浮体構造物として高い
安定性が確保できる。金属製パイプは浮体としての機能
と構造部材としての機能を兼ねており、側面からの大き
な水圧に対しても十分な曲げ耐力と水密性を低コストで
得ることができ、配置その他、設計における自由度も高
い。金属製パイプの両端に配置したコンクリート製の床
版が、金属製パイプ相互を拘束して浮体構造物に高い剛
性を与える。また、コンクリート自体が防食性を有する
ため、特に端部の被覆防食が問題となる鋼管を用いた場
合においても、端部全体がコンクリート中に埋め込まれ
ることで簡易に防食できる。この場合、鋼管自体につい
ては高い防食性能が期待できる高分子系シートや耐食性
の金属シートを巻き付けた閉合被覆防食や、複層鋼板か
らなる鋼管の使用が可能となる。水平面内における金属
製パイプの径や配置を適宜設定することで、様々な波浪
モードに対応して高い消波機能を持たせることができ
る。本発明の浮体構造物では、金属製パイプの端部を被
覆して拘束するコンクリート製の床版をそのまま用いる
等して、形成、荷役施設等として利用することができ
る。床版等を構成するコンクリート部材は、プレキャス
トコンクリート製とすることで、金属製パイプとともに
プレファブ化が図れ、工場での大量生産や既成品の使用
によるコスト低減が可能である。また、特に請求項２の
浮体構造物では、１本おきに半割りパイプを配設するこ
とで、金属製パイプどうしの溶接等による接合が容易と
なり、確実な水密性が得られる。また、請求項４の浮体
構造物では、閉合配設した金属製パイプの外周側面部に
コンクリートを打設し、合成化することにより、さらに
大きな耐力と水密性が得られると同時にコンクリートに
よる高い防食性能が確保できる。この場合、消波機能の
面で不利となる場合が考えられるが、打設されるコンク
リートの断面形状を工夫することで、消波機能を向上さ
せることも可能である。この他、外周側面部にコンクリ
ートを打設した場合、コンクリートの重量によりきっ水
線を上げて波浪に対する安定性を確保する設計等も可能
である。

【０００６】

【実施例】以下、具体的な実施例について説明する。図
４は本発明を係船施設等に適用する場合の一実施例を一
部切欠いて示した斜視図であり、図５，図６はそれぞれ
その水平断面図および鉛直断面図である。基本的な構成
は上述した図１〜図３の場合と同様であり、鉛直方向に
立てた複数の金属製パイプ２を連設して閉合させ、上下
端をコンクリート製の床版３，４で被覆、拘束し、内側
に隔室５を形成している。

【０００７】本実施例は、請求項２の発明に対応するも
のであり、金属製パイプ２として円筒状のパイプ２ａ
と、同径のパイプを縦に分割した半割りパイプ２ａ′と
を交互に配置し、これらを溶接等で接合し、閉合させて
いる。

【０００８】参考までに材質、寸法の一例を挙げると、
上下のコンクリート製床版３，４の平面形状は一辺の長
さが２０ｍの正方形で、上床版３の厚さが４００ｍｍ、
下床版４の厚さが３００ｍｍ。隔室５の外郭をなす金属
製パイプ２としては、外径１５００ｍｍ、板厚１０ｍ
ｍ、長さ３．６ｍのスパイラル鋼管からなる円筒状のパ
イプ２ａと内側に凸となるように配置した半割りパイプ
２ａ′を交互に各３６本連設し、隔室５内には外径１０
００ｍｍ，板厚１０ｍｍ，長さ３．６ｍのスパイラル鋼
管からなる金属製パイプ６を等間隔で２５本配置し、外
側の金属製パイプ２と同様、上下端を床版３，４で被
覆、拘束した形で浮体構造物１を補剛し、上載荷重
（０．５ｔ／ｍ² 程度を想定）に耐え得るようにしてい
る。

【０００９】図では示していないが、金属製パイプ２と
して鋼管を用いる場合、特にきっ水線近傍の飛沫帯で高
性能の防食処理が必要となる。この部分の防食処理とし
ては重防食塗装等を施してもよいが、金属製パイプ２の
端部がコンクリートで被覆、拘束されているので、金属
製パイプ２の外周側面部について予め高分子系シートや
耐食性の金属シートを巻き付ける等して、簡単に高い防
食性能を得ることが可能である。消波機能に関しては、
対象となる波浪に対し外郭をなす金属製パイプ２の径等
を選択することで性能を上げることができる。

【００１０】図７は他の実施例として請求項３に対応す
る金属シート７による防食処理を施した場合の浮体構造
物１を一部切欠いて示した斜視図であり、図８，図９は
それぞれその水平断面図および鉛直断面図である。ま
た、図１０，図１１は、その防食処理部分の詳細を示し
たものである。

【００１１】本実施例は、円筒状のパイプ２ａとして上
述の図４〜図６の実施例の場合より太径のスパイラル鋼
管を用い、パイプ２ａ間に主にパイプ２ａどうしの接合
を目的として細径の半割りパイプ２ｂ′を配設してい
る。金属製パイプ２を連設し、上下端をコンクリート製
の床版３，４で被覆して拘束し、内側に隔室５を形成し
ている点および隔室５内に補剛用の金属製パイプ６を等
間隔で分散配置している点は、図４〜図６の実施例の場
合と同じである。

【００１２】寸法の一例を挙げると、上下のコンクリー
ト製床版３，４の平面形状は一辺の長さが２０ｍの正方
形で、上床版３の厚さが４００ｍｍ，下床版４の厚さが
３００ｍｍ。隔室５の外郭をなす金属製パイプ２として
は、外径２５００ｍｍ、板厚１０ｍｍ、長さ３．６ｍの
スパイラル鋼管からなる円筒状のパイプ２ａと、内側に
凸となるように配置した外径３００ｍｍ，板厚１０ｍ
ｍ，長さ３．６ｍの半割りパイプ２ｂ′を交互に各３６
本連設し、隔室５内には外径１０００ｍｍ，板厚１０ｍ
ｍ，長さ３．６ｍのスパイラル鋼管からなる金属製パイ
プ６を等間隔で２５本配置している（上載荷重０．５ｔ
／ｍ² 程度を想定）。

【００１３】本実施例における防食処理は、図１０，図
１１に示すように、金属製パイプ２の外周側面部を１０
０ｍｍ厚のモルタル８で被覆し、その上に０．５ｍｍ厚
程度のチタン薄板からなる金属シート７を巻いている。
図中、９は金属シート７の押さえとしてのチタン半円管
（外径１００ｍｍ，厚さ５ｍｍ）であり、チタンボルト
（Ｍ２２）１０を介して細径の半割りパイプ２ｂ′と連
結している。

【００１４】図１２は請求項４の発明に対応する一実施
例を一部切欠いて示した斜視図であり、図１３，図１４
はそれぞれその水平断面図および鉛直断面図である。

【００１５】本実施例は、防食処理部分以外について
は、形状、寸法とも上述した図７〜図９の実施例の場合
と同じであり、金属シート７を用いる代わりに金属製パ
イプ２の外周側面部全体をコンクリート１１で被覆する
ことで、高い耐食性および水密性を与えている。この場
合、外周側面部を覆うコンクリート１１の重量が大きく
なるため、図７ないし図５の実施例の場合に比べ、きっ
水線は上がり、消波機能は劣るものの浮体構造物として
の安定性は確保される。

【００１６】

【発明の効果】本願発明の浮体構造物は、主構造が、浮
体としての鋼管等の複数本の金属製パイプと、これらを
連結するコンクリート製の床版からなり、シンプルな形
状で、高浮力、高耐力が得られ、かつ金属製パイプを所
定間隔をおいて配置した剛な構造体により、各種波浪モ
ードに対する優れた消波効果が得られる。金属製パイプ
は既成品の使用が可能であり、コンクリート部分につい
てもプレキャストコンクリートを使用することでプレフ
ァブ化が可能であり、製作コストおよび施工コストの低
減が図れる。金属製パイプとして鋼管を用いた場合にお
いても、両端がコンクリートで被覆されるため、高い防
食性能が期待できる高分子系シートや耐食性の金属シー
トによる円形閉合被覆による防食処理が可能となる。両
端がコンクリート製の床版で被覆されて拘束される鋼管
等の金属製パイプ自体の浮力に加え、閉合配設された複
数本の金属製パイプの内側に形成される隔室部分で大き
な浮力が得られ、係船施設等を構成する浮体構造物とし
て高い安定性が確保できる。請求項２に対応する発明の
浮体構造物では、１本おきに半割りパイプを配設するこ
とで、金属製パイプどうしの溶接等による接合が容易と
なり、確実な水密性が得られる。また、請求項４に対応
する発明の浮体構造物では、閉合配設した金属製パイプ
の外周側面部にコンクリートを打設し、合成化すること
により、さらに大きな耐力と水密性が得られると同時に
コンクリートによる高い防食性能が確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概要をまとめて示した斜視図である。

【図２】本発明の概要をまとめて示した水平断面図であ
る。

【図３】本発明の概要をまとめて示した鉛直断面図であ
る。

【図４】本願の請求項２の発明に対応する実施例を一部
切欠いて示した斜視図である。

【図５】図４の実施例に対応する水平断面図である。

【図６】図４の実施例に対応する鉛直断面図である。

【図７】本発明の請求項３の発明に対応する実施例を一
部切欠いて示した斜視図である。

【図８】図７の実施例に対応する水平断面図である。

【図９】図７の実施例に対応する鉛直断面図である。

【図１０】図７の実施例における被覆防食の具体例を示
す水平断面図である。

【図１１】図１０のＡ部の拡大図である。

【図１２】本発明の請求項４の発明に対応する実施例を
一部切欠いて示した斜視図である。

【図１３】図１２の実施例に対応する水平断面図であ
る。

【図１４】図１２の実施例に対応する鉛直断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 浮体構造物 ２ 金属製パイプ ２ａ パイプ ２ａ′ 半割りパイプ ２ｂ 細パイプ ２ｂ′ 半割りパイプ ３ 床版（上側） ４ 床版（下側） ５ 隔室 ６ 金属製パイプ ７ 金属シート ８ モルタル ９ チタン半円管 １０ チタンボルト １１ コンクリート

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉛直方向の金属製パイプ２を複数本平行
   に連続的に配設して閉合させ、前記金属製パイプ２の両
   端をコンクリート製の床版３，４で被覆および拘束する
   ことにより、内側に前記金属製パイプ２で囲まれる隔室
   ５を形成してなることを特徴とする浮体構造物。
2. 【請求項２】 連続的に配設した前記複数本の金属製パ
   イプ２として１本おきに半割りパイプ２ａ′，２ｂ′を
   配設してある請求項１の浮体構造物。
3. 【請求項３】 閉合させた前記複数本の金属製パイプ２
   の外周側面部に高分子系シートまたは耐食性の金属シー
   ト７による被覆防食を施した請求項１または２の浮体構
   造物。
4. 【請求項４】 閉合させた前記複数本の金属製パイプ２
   の外周側面部をコンクリート１１で被覆した請求項１ま
   たは２の浮体構造物。