(57)【要約】【課題】組み立て時に型枠支保工の設置を必要とせず低コストで組み立てできる。【解決手段】円筒構造物１は、円板状の底部と、底部の周縁部から起立する円筒状の側部と、略円板状の頂版４とを有している。頂版４は複数の頂版セグメント１０を周方向に配列して継手で連結して円筒状に形成する。頂版セグメント１０は、側部の上面に接続されて起立する側壁部１１と、側壁部１１から屈曲して略水平方向またはアーチ状に延びていて平面視で略台形状に形成された頂版部１２と、頂版部１２の他端部から起立する起立壁部１３と、が一体形成されている。頂版部１２の上部に複数の起立壁部１３からなる開口１４が構築される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
起立する側壁部と、前記側壁部から屈曲して略水平方向に延びていて平面視で略台形状に形成された頂版部と、前記頂版部の他端部から起立する起立壁部と、が一体形成された頂版セグメントを有し、
複数の前記頂版セグメントを周方向に接合して配列することで筒状に形成され、その上部に複数の前記起立壁部からなる開口が構築されてなることを特徴とする筒状構造物。
【請求項２】
前記頂版セグメントの頂版部はアーチ状に湾曲または傾斜している請求項１に記載された筒状構造物。
【請求項３】
前記開口を閉鎖可能な蓋が設置されている請求項１または２に記載された筒状構造物。
【請求項４】
前記頂版セグメントの前記側壁部及び前記起立壁部の少なくとも一方は曲面状または平板状に形成されている請求項１から３のいずれか1項に記載された筒状構造物。
【請求項５】
起立する側壁部と、前記側壁部から屈曲して略水平方向に延びていて平面視で略台形状に形成された頂版部と、前記頂版部の他端部から起立する起立壁部と、を有することを特徴とする頂版セグメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば地下タンク、地上タンク、或いは洋上風力発電装置等の基礎部等として用いられる筒状構造物及びその筒状構造物を構築する頂版セグメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、石油タンクや貯水タンク、或いはその他、資材を保管する筒状構造物等を構築する場合、現場に生コン車等を搬送して生コンクリートを流し込んでコンクリート構築物からなる筒状構造物を構築することが知られている。しかし、筒状構造物を構築する現場が例えば離島や海底、洋上、山頂、或いは地下深い場所等である場合、現場に生コン車等を搬送してコンクリート構築物を構築することが困難なことがある。
【０００３】
このようなコンクリート製の筒状構造物として例えば特許文献１に記載された組み立て容器が提案されている。この組み立て容器は、刃口部の上に３分割した円弧状側壁を組み立て、その隙間の連結部に鉄筋を連結してコンクリートを打設することで互いに連結して円筒状の側壁を構築している。この側壁の上部開口に円板状の蓋体を載置し、蓋体をインサートボルトで側壁に連結している。
【０００４】
また、特許文献２に記載された矩形セグメントは、複数のセグメントピースを矩形断面のボックス状に組み立てた断面矩形状のトンネルに用いられている。この矩形断面を有する矩形セグメントは、側面上部に断面略Ｌ字状のコーナーピースが設置されている。コーナーピース間の上部開口を閉鎖する上部床版ピースを設け、この上部床版ピースはＰＣ鋼材によってコーナーピースに連結されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１９４３７８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３３１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されたコンクリート製組み立て容器は、側壁の円弧状セグメント同士を鉄筋で連結してコンクリートで一体化している上に、蓋は短冊状の３枚の板を連結して構築している。そのため、離島や海底や洋上等では生コン車による生コンクリートの搬送が困難である。また、組み立て容器が大型化して上部開口が大径になると、薄い板状の蓋では自重によるたわみが大きくなるという欠点がある。蓋の強度を改善するためには蓋に梁構造を設けたり、蓋を構成する複数の短冊状の板を厚くしたりする必要があり、施工が煩雑でコスト高になるという欠点もある。
【０００７】
また、特許文献２に記載された矩形セグメントは、平板状の上部床版ピースを両側のコーナーピースの鉤手状部分にＰＣ構造で連結したボックスカルバート構造であり、容器等の筒状構造物と異なるものである。この場合、生コン車は必要ないが、矩形セグメントが大型化すると補強のために特許文献１と同様に上部床版ピースに梁構造を設けたり、上部床版ピースの厚みを増大させたりする必要があり、コスト高になるという問題がある。
しかも、これらの組み立て容器や矩形セグメントは組み立てに際して内部に支保工や足場を設けて組立施工する必要があり、工期が長くなる上にコスト高になるという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、組み立て時に内部に型枠支保工の設置を必要とせず、短時間で容易に組み立てできる高強度な筒状構造物及び頂版セグメントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による筒状構造物は、起立する側壁部と、側壁部から屈曲して略水平方向に延びていて平面視で略台形状に形成された頂版部と、頂版部の他端部から起立する起立壁部と、が一体形成された頂版セグメントを有し、この頂版セグメントを周方向に複数接合して配列することで筒状に形成され、その上部に複数の起立壁部からなる開口が構築されてなることを特徴とする。
本発明によれば、頂版セグメントを複数接合して筒状構造物を構築でき、しかも頂版セグメントを側壁部から開口を形成する起立壁部まで一体形成したため、継手によって容易に組み立てできる上に高強度である。しかも、筒状構造物の内部に型枠支保工を構築する必要がなく、外足場から頂版セグメントの組み立て作業を行える。そのため、組み立て作業に生コンクリートを必要とせず、離島や洋上、或いは地下等の生コンクリートの供給が困難な現場でも短時間で容易に構築できる。
【００１０】
また、頂版セグメントの頂版部はアーチ状に湾曲または傾斜していることが好ましい。
頂版セグメントの頂版部がアーチ状であれば筒状構造物の強度を補強できる。
【００１１】
また、開口を閉鎖可能な蓋が設置されていてもよい。
筒状構造物の上部の開口に対して蓋を開閉可能であるため、蓋の載置が容易である。しかも、筒状構造物が大型化しても開口を大型化しなくてもよい。
【００１２】
また、頂版セグメントの側壁部及び起立壁部の少なくとも一方は曲面状または平板状に形成されていてもよい。
筒状構造物の側壁部が曲面状であれば円筒状構築物を構築でき、平面状であれば多角形の角筒状構築物を構築できる。起立壁部は曲面状であれば円形の開口を形成でき、平面状であれば多角形筒状の開口を形成できる。
【００１３】
本発明による頂版セグメントは、起立する側壁部と、側壁部から屈曲して略水平方向に延びていて平面視で略台形状に形成された頂版部と、頂版部の他端部から起立する起立壁部と、を有することを特徴とする。
頂版セグメントを複数個組み立てることで筒状構築物を構築できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による筒状構造物及び頂版セグメントは、頂版セグメント同士を筒状に接合することで組み立てできるため、離島や洋上、地下深いところ等、生コン車を移送しにくい現場でも容易に組み立てできる。しかも、各頂版セグメントは予め工場で製造できるため現場では継手を介して組み立てるだけでよく、組み立ての効率がよく製造コストや施工コストを低廉にできる。
また、頂版セグメントを筒状に組み立てることで起立壁部が互いに当接して競り合うため、筒状構造物の剛性が向上する。各頂版セグメントは開口を形成する起立壁部と頂版部と側壁部とが一体形成されているため組立性と防水性を確保し易い。
また、筒状構築物を組み立てる際、内部に型枠支保工を組み立てる必要がなく外足場を設置するだけで、頂版セグメントを組み立てて筒状構造物を構築できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第一実施形態による円筒構造物の平面図である。
【図２】図１に示す円筒構造物の縦断面図である。
【図３】（ａ）は頂版セグメントの斜視図、（ｂ）は頂版セグメントの変形例の斜視図である。
【図４】開口を閉塞する蓋である。
【図５】第二実施形態による円筒構造物の縦断面図である。
【図６】第三実施形態による大型の円筒構造物の平面図である。
【図７】第一頂版セグメント及び第二セグメントの分解斜視図である。
【図８】第一頂版セグメントの第一分割体及び第二分割体の接合部を示す要部分解斜視図である。
【図９】実施形態による円筒構造物を洋上風力発電装置の基礎として用いた説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態による筒状構造物とこれを構築する頂版セグメントについて添付図面を参照して説明する。
図１及び図２は本発明の実施形態による筒状構造物を示すものであり、この筒状構造物は円筒構造物１である。この円筒構造物１は例えば離島や山頂や地下等に設置される水タンクまたは石油タンク等であり、これらを地上タンクまたは地下タンクとする。円筒構造物１は、円板状の底部２と略円筒状の側部３とその上部に連結された頂版４と、蓋５とで構成されている。この円筒構造物１は例えば直径８ｍ、内容物の投入口及び排出口となる開口１４の口径が例えば３ｍ程度に設定されている。
【００１７】
底部２は、例えば平板で短冊状の底部セグメント７ａと円弧版状の底部セグメント７ｂが継手で複数枚、例えば４枚連結されて円板状に構成されている。側部３は、例えば平面視長方形状で円弧状に湾曲形成された側部セグメント８が千鳥状に積み上げられて継手で連結されて構成されている。なお、継手として例えばボルトボックス継手やコッター継手等が用いられる。しかも底部セグメント７ａ、７ｂの側面同士の接続部や、側部セグメント８の継手面及び主桁面同士の接続部には図示しないシール部材が設置され、水密性を有している。
【００１８】
底部セグメント７ａ、７ｂと側部セグメント８はシールドトンネル等に用いる鉄筋コンクリート製板材からなるコンクリートセグメントで構成されている。しかし、コンクリートセグメントに代えてコンクリートと鋼材からなる合成セグメントや鋼材からなる鋼製セグメントを用いてもよい。
頂版４は図１に示すように複数、例えば８等分割された頂版セグメント１０が側面同士で継手によって接合されてリング状に配列された構成を有している。頂版セグメント１０は例えば鉄筋コンクリート製のコンクリートセグメントであるが、上述のように合成セグメントや鋼製セグメントで構成されていてもよい。
【００１９】
頂版セグメント１０は、図３（ａ）に示すように、側部セグメント８上に起立していて曲面状（円弧版状）に形成された側壁部１１と、側壁部１１から屈曲して略水平方向または斜め上方に向けて延びる板状の頂版部１２と、頂版部１２の内側端部から起立する略円弧版状の起立壁部１３と、が一体形成されている。なお、頂版部１２の部分は斜め上方に向けてアーチ状に湾曲して延びるか、水平方向または上方に傾斜して略平面状に形成されていてもよい。
頂版セグメント１０は側壁部１１から平面視略台形状の頂版部１２を介して起立壁部１３まで一体のトルテ状に形成されているため、この部分で継手を必要とせず水密性のある形状を有している。
【００２０】
そして、複数枚、例えば８枚の頂版セグメント１０の側面同士を、シール部材を介して継手で接合して略円筒状の頂版４が形成されている。頂版セグメント１０同士を組み立てることで、中央に立ち上がる起立壁部１３同士で略円筒状の開口１４が形成されている。起立壁部１３は互いに側面で当接して競り合うため開口１４の剛性が高い。
頂版セグメント１０は例えば側壁部１１と起立壁部１３の各高さ５０ｃｍ、平面視台形状の頂版部１２における上辺１２０ｃｍ、下辺３１０ｃｍ、上辺及び下辺間の高さ２５０ｃｍとされている。
なお、図３（ｂ）は変形例による頂版セグメント１０を示すものであり、側壁部１１と起立壁部１３は平板状に形成されている。これにより、複数個、例えば８個の頂版セグメント１０を接合することで、八角形筒状の角筒構造物が組み立てられる。
【００２１】
また、図４に示すように、開口１４上に載置されて閉鎖する蓋５は例えば短冊状の蓋セグメント１６ａと円弧版状の蓋セグメント１６ｂが継手を介して３枚接合されて略円板状に形成されている。蓋セグメント１６ａ、１６ｂもコンクリートセグメントで製造されているが、上述のように合成セグメントや鋼製セグメントで構成されていてもよい。頂版セグメント１０と蓋セグメント１６ａ、１６ｂの継手もボルトボックス継手やコッター継手で構成されている。
なお、開口１４の内径が３ｍより大きい場合には蓋５を４枚以上の蓋セグメント１６ａ、１６ｂで組み合わせてもよい。或いは、蓋５を設けなくてもよく、その場合、頂版４の開口１４を形成する起立壁部１３を更に上方に延ばして筒状に形成してもよい。
【００２２】
これらの底部セグメント７ａ、７ｂ、側部セグメント８、頂版セグメント１０、蓋セグメント１６ａ、１６ｂは予め工場で製造できる。なお、頂版セグメント１０の側面同士の接続部や、蓋セグメント１６ａ、１６ｂの側面同士の接続部には図示しないシール部材が設置され、水密性を有している。側部セグメント８と底部２との接合部、側部セグメント８と頂版セグメント１０の接合部、頂版セグメント１０と蓋５との接合部もシール部材により水密に接合できる。
【００２３】
本第一実施形態による円筒構造物１は上述した構成を有しており、次にその組み立て方法を説明する。
まず、離島等において、外足場を組んだ後、底部セグメント７ａ、７ｂを互いに接合して底部２を床面上、または地上に設置する。次に底部２の上面周縁部に側部セグメント８を継手を介して接合し、その上段には千鳥組になるように側部セグメント８を半分の長さ分だけ水平方向にずらして継手を介して接合する。この積み上げ作業を適宜の高さまで施工して側部３を構築する。
次いで、側部３の上面に頂版セグメント１０の側壁部１１を継手を介して接合する。その側面に８枚の頂版セグメント１０を継手を介して順次周方向に接合する。こうして円筒構造物１を構築できる。そして、開口１４を通して水や石油等の内容物を円筒構造物１内に供給して貯留させた後、蓋５を開口１４に載置して閉蓋する。なお、予め配管用の穴をあけた蓋５を先行して載置し、穴を通して内容物を円筒構造物１内に供給してもよい。
【００２４】
上述のように、本第一実施形態による円筒構造物１によれば、組み立てに際してそれぞれ継手を介して底部セグメント７ａ、７ｂ同士、側部セグメント８同士、頂版セグメント１０同士を接合することで水密に組み立てできる。特に頂版セグメント１０は側部３から上面を覆って円筒状に形成できて高強度である。
そのため、離島や洋上や海底、地上や地下等で生コン車のコンクリート等を用いることなく容易に組み立てできる。しかも、各セグメントは予め工場で製造できるため現場では継手を介して組み立てるだけでよく、組み立て効率がよく製造コストや施工コストを低廉にできる。
【００２５】
また、頂版セグメント１０同士を筒状に組み立てることで起立壁部１３が互いに当接して競り合うため、構造物の剛性が向上する。頂版４を組み立てる各頂版セグメント１０は起立壁部１３と頂版部１２と側壁部１１とが一体形成されているため防水性と高強度と組立容易性を確保できる。
しかも、本実施形態による円筒構造物１によれば、円筒構造物１の内部に型枠支保工を立てる必要がなく、外足場を設置するだけで側部セグメント８と頂版セグメント１０の組み立て作業を行える。
【００２６】
以上、本発明の第一実施形態による円筒構造物１について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜の変更や置換等が可能であり、これらはいずれも本発明に含まれる。以下に、本発明の変形例や他の実施形態等について説明するが、上述の第一実施形態と同一または同様な部分、部材には同一の符号を用いて説明を省略する。
【００２７】
図５は本発明の第二実施形態による円筒構造物２０を示すものである。本実施形態では円筒構造物２０は底部２と頂版４と蓋５とで構成されており、側部３は設けられていない。
なお、この変形例として、底部２を設置しなくてもよく、この場合でも地盤、床面や海底等に頂版セグメント１０の側壁部１１を直接設置してもよい。側壁部１１の下端部を地中に埋設したり床面との間にシール部材を介在させることで、水密性を確保可能である。
【００２８】
次に図６乃至図８は本発明の第三実施形態による円筒構造物２５を示すものである。本第三実施形態による円筒構造物２５は、第一実施形態よりも大規模の筒状構造物を構築するものであり、例えば外径１６ｍ、開口１４の内径３ｍの地下タンクまたは地上タンク等を組み立てできる。
本実施形態による円筒構造物２５は底部２と側部３が第一実施形態と同一構成を有しているものとし、図示を省略している。図６及び図７に示す頂版４において、第一頂版セグメント２６と第二頂版セグメント２７が交互に配列して組み立てられて１６等分割されている。第一頂版セグメント２６と第二頂版セグメント２７はいずれもコンクリートセグメントであり、同一形状である。しかも、第一頂版セグメント２６と第二頂版セグメント２７は共に２つの分割体からなるが、頂版部１２の長手方向における分割位置が１ｍ程度ずれている。第一頂版セグメント２６は第一分割体２６ａと第二分割体２６ｂとで形成され、第二頂版セグメント２７は第一分割体２７ａと第二分割体２７ｂとで形成されている。
【００２９】
図８に示す第一分割体２６ａと第二分割体２６ｂの接合部において、第一分割体２６ａは下部が上部に対して先端側に突出する第一段付き部２８ａを有している。第二分割体２６ｂは下部が上部に対して引っ込められた第二段付き部２８ｂを有している。第一分割体２７ａと第二分割体２７ｂの接合部においても、同様な構成の第一段付き部２９ａと第二段付き部２９ｂで形成されている。
そして、第一分割体２６ａと第二分割体２６ｂの接合に際して、第一分割体２６ａの第一段付き部２８ａの上に第二分割体２６ｂの第二段付き部２８ｂを載置させて接合する。しかも、第一段付き部２８ａ、２９ａと第二段付き部２８ｂ、２９ｂにはボルト穴３１ａ、３１ｂがそれぞれ形成されている。第一段付き部２８ａ、２９ａと第二段付き部２８ｂ、２９ｂをそれぞれ接合した状態で固定ボルト３２をボルト穴３１ａ、３１ｂに捻じ込んで締め込む。これによって、第一分割体２６ａ、２７ａと第二分割体２６ｂ、２７ｂはシール部材を介してそれぞれ連結される。
【００３０】
そして、円筒構造物２５の組み立てに際して、底部２の底部セグメント７を組み立て、側部３の側部セグメント８を組み立てる。次に側部３の上面に第一頂版セグメント２６、第二頂版セグメント２７を組み立てるに際し、側部セグメント８の上面に第一頂版セグメント２６の第一分割体２６ａ、第二頂版セグメント２７の第一分割体２７ａを継手を介して交互に配列して組み立てる。次に、第一分割体２６ａの第一段付き部２８ａに第二分割体２６ｂの第二段付き部２８ｂを接合して固定ボルト３２をボルト穴３１ａ、３１ｂに締め込む。
そして、第一分割体２７ａの第一段付き部２８ａに第二分割体２７ｂの第二段付き部２８ｂを接合して固定ボルト３２をボルト穴３１ａ、３１ｂに締め込む。この作業を周方向の全ての第一頂版セグメント２６、第二頂版セグメント２７に行うことで、頂版４が構築され、中央に１６個の起立壁部１３からなる開口１４が形成される。
【００３１】
図９は円筒構造物１、２０、２５を地下タンクや地上タンク以外に適用した事例である。本実施形態では、洋上風力発電装置３５に例えば円筒構造物１を基礎部３６として用いた。本実施形態では、基礎部３６として底部２と側部３を構築し、側部３の上部に第一頂版セグメント２６、第二頂版セグメント２７からなる頂版４を構築する。そして、頂版４の起立壁部１３で構築した開口１４の外側にタワー３７の中空の下端部を装着した。タワー３７の上部にはナセル３８とハブ４１に設置された例えば３枚のブレード４０とが設けられている。タワー３７は起立壁部１３の開口１４を中心に回転可能とされている。
この洋上風力発電装置３５では、風力によるブレード４０の回転を得て例えばナセル３８内の発電機で発電する。しかも、風向きの変化に応じてタワー３７とその上部は、基礎部３６に設置した姿勢補正機構(図示せず)によって、風向きの変化に応じて相対するように正逆回転させることができる。また、基礎部３６内にはバラスト水が貯留されている。
【００３２】
上述した各実施形態や変形例による筒状構造物は円筒構造物１、２０、２５や八角筒状等の角筒構造物としたが、角筒構造物は適宜の多角形筒状をなすものを採用することができる。
なお、頂版セグメント１０、２６、２７は側壁部１１及び起立壁部１３の両方が円弧版状か平面状に形成されているものとしたが、いずれか一方が円弧版状で他方が平面状であってもよい。起立壁部１３が平板状であれば多角形筒状の開口１４が形成される。また、側壁部１１が円弧版状であれば円筒構造物１、２０、２５が形成され、平面状であれば多角形筒状の角筒構造物になる。
また、上述した頂版セグメント１０、２６、２７は鉄筋コンクリート製としたが、これに代えて合成セグメントや鋼製セグメントを用いてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１、２０、２５  円筒構造物
２  底部
３  側部
４  頂版
５  蓋
７  底部セグメント
８  側部セグメント
１０  頂版セグメント
２６  第一頂版セグメント
２６ａ、２７ａ  第一分割体
２６ｂ、２７ｂ  第二分割体
２７  第二頂版セグメント
１１  側壁部
１２  頂版部
１３  起立壁部
１４  開口
１６ａ、１６ｂ  蓋セグメント
３５  洋上風力発電装置
３６  基礎部
３７  タワー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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