(57)【要約】【課題】既設構造物に機械基礎を円滑に設けることができ、所期の耐震性が得られる機械基礎を提供する。【解決手段】機械基礎は、既設の鉄筋コンクリートの上面に配置される追加コンクリートと、上端部及び下端部を有し、上端部が追加コンクリートの上面から突出し、下端部が鉄筋コンクリートの鉄筋と接触しないように、追加コンクリートに埋められるアンカ部材と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設の鉄筋コンクリートの上面に配置される追加コンクリートと、
上端部及び下端部を有し、前記上端部が前記追加コンクリートの上面から突出し、前記下端部が前記鉄筋コンクリートの鉄筋と接触しないように、前記追加コンクリートに埋められるアンカ部材と、を備える機械基礎。
【請求項２】
前記アンカ部材の下端部は、前記鉄筋コンクリートに埋められる請求項１に記載の機械基礎。
【請求項３】
既設の鉄筋コンクリートの上面に追加コンクリートを設ける工程と、
アンカ部材の上端部が前記追加コンクリートの上面から突出し、前記アンカ部材の下端部が前記鉄筋コンクリートの鉄筋と接触しないように、前記追加コンクリートに前記アンカ部材を埋める工程と、を含む機械基礎の製造方法。
【請求項４】
前記アンカ部材の下端部を前記鉄筋コンクリートに埋める工程を含む請求項３に記載の機械基礎の製造方法。
【請求項５】
前記鉄筋コンクリートに前記アンカ部材の下端部が固定された後、前記アンカ部材の周囲に前記追加コンクリートが打設される請求項３又は請求項４に記載の機械基礎の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械基礎、及び機械基礎の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
制御盤のような設備機器は、特許文献１に開示されているような機械基礎に固定される場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−３０２７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
既設構造物に設備機器を設置する場合、その既設構造物に機械基礎を追加的に設ける必要がある。設備機器に高度な耐震性が要求される場合、所期の耐震性が得られるように、耐震解析に基づいて機械基礎の構造が決定される。例えば、既設構造物が鉄筋コンクリート製の床であり、機械基礎がアンカ部材を含む場合、耐震解析に基づいて決定された鉄筋コンクリートの所定位置にアンカ部材が追加的に設けられる。しかし、追加的に設けられたアンカ部材と鉄筋コンクリートの鉄筋とが干渉すると、鉄筋が損傷し、その結果、所期の耐震性が得られない可能性がある。一方、アンカ部材と鉄筋コンクリートの鉄筋との干渉を回避するためにアンカ部材を設ける位置を変更しようとすると、工数の増大及びコストの増大をもたらす。
【０００５】
本発明は、既設構造物に機械基礎を円滑に設けることができ、所期の耐震性が得られる機械基礎、及び機械基礎の製造方法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】
【０００６】
本発明に係る機械基礎は、既設の鉄筋コンクリートの上面に配置される追加コンクリートと、上端部及び下端部を有し、前記上端部が前記追加コンクリートの上面から突出し、前記下端部が前記鉄筋コンクリートの鉄筋と接触しないように、前記追加コンクリートに埋められるアンカ部材と、を備える。
【０００７】
本発明によれば、アンカ部材と鉄筋コンクリートの鉄筋との接触が抑制される。アンカ部材は追加コンクリートに埋められるので、アンカ部材を設ける位置を変更することなく、十分な強度を有する機械基礎が提供される。アンカ部材の上端部に設備機器が固定されることによって、その設備機器は、所期の耐震性を得ることができる。
【０００８】
本発明に係る機械基礎において、前記アンカ部材の下端部は、前記鉄筋コンクリートに埋められてもよい。鉄筋に接触しないようにアンカ部材の下端部が鉄筋コンクリートに埋められることにより、高い強度を有する機械基礎が提供される。
【０００９】
本発明に係る機械基礎の製造方法は、既設の鉄筋コンクリートの上面に追加コンクリートを設ける工程と、アンカ部材の上端部が前記追加コンクリートの上面から突出し、前記アンカ部材の下端部が前記鉄筋コンクリートの鉄筋と接触しないように、前記追加コンクリートに前記アンカ部材を埋める工程と、を含む。
【００１０】
本発明に係る機械基礎の製造方法において、前記アンカ部材の下端部を前記鉄筋コンクリートに埋める工程を含んでもよい。鉄筋に接触しないようにアンカ部材の下端部が鉄筋コンクリートに埋められることにより、高い強度を有する機械基礎が提供される。
【００１１】
本発明に係る機械基礎の製造方法において、前記鉄筋コンクリートに前記アンカ部材の下端部が固定された後、前記アンカ部材の周囲に前記追加コンクリートが打設されてもよい。これにより、鉄筋コンクリートに機械基礎を円滑に設けることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、既設構造物に機械基礎を円滑に設けることができ、所期の耐震性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本実施形態に係る原子力施設の建屋の一例を示す図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る機械基礎の一例を示す断面図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る機械基礎に固定された設備機器の一例を模式的に示す平面図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る機械基礎の製造方法の一例を示す模式図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る機械基礎の製造方法の一例を示す模式図である。
【図６】図６は、追加コンクリートが設けられていない比較例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。また、以下で説明する実施形態における構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る原子力施設１の建屋の一例を示す図である。原子力施設１の建屋として、例えば、原子炉格納容器、及び補助建屋などが挙げられる。本実施形態においては、原子力施設１の建屋が、原子炉格納容器及び補助建屋を含む例について説明する。なお、原子力施設１の建屋はこれらに限定されない。
【００１６】
図１に示すように、原子力施設１は、地盤２上に設けられた基礎板３と、基礎板３上に設けられた原子炉格納容器４と、原子炉格納容器４の両側のそれぞれに設けられた補助建屋５とを備えている。原子炉格納容器４は、基礎板３の中央部に配置される。補助建屋５は、基礎板３の両端部に配置される。
【００１７】
原子炉格納容器４は、炉心を収容する原子炉圧力容器６と、核燃料を取り替える際に使用される冷却水を貯留可能な貯水ピット７とを格納する。
【００１８】
本実施形態において、原子力施設１は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電する加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）である。原子力施設１は、一次冷却水が循環する一次冷却システムを含み、その一次冷却システムで生成した高温高圧水を蒸気発生器に送って、二次冷却システム循環する二次冷却水を蒸気発生器において一次冷却水と熱交換させて、その二次冷却水を蒸気に変換する。原子力施設１は、蒸気タービン及び発電機を有し、二次冷却水の蒸気により蒸気タービンが駆動することによって、発電機が作動して発電する。なお、原子力施設１は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ：Boiling Water Reactor）を含んでもよい。
【００１９】
基礎板３は、地盤２上に配置された下部基礎板８と、下部基礎板８の上方に配置された上部基礎板９とを備えている。
【００２０】
下部基礎板８は、鉄筋コンクリート構造（ＲＣ構造）である。下部基礎板８の上面は平坦である。上部基礎板９は、鋼板コンクリート構造（ＳＣ構造）である。上部基礎板９の中央は、上部基礎板９の両端部よりも高い位置に配置される。
【００２１】
補助建屋５は、原子炉格納容器４に隣接する。補助建屋５の内部には、原子力施設１を制御するための制御室などが設けられている。
【００２２】
次に、図２及び図３を参照しながら本実施形態に係る機械基礎２０について説明する。図２は、本実施形態に係る機械基礎２０の一例を示す断面図である。図３は、機械基礎２０に固定された設備機器の一例を模式的に示す平面図である。本実施形態においては、機械基礎２０が、原子力施設１の建屋に設けられる例について説明する。原子力施設１の建屋は、原子炉格納容器４の少なくとも一部でもよいし、補助建屋５の少なくとも一部でもよい。
【００２３】
機械基礎２０は、建屋の床１１の上面１２に配置される追加コンクリート２１と、少なくとも一部が追加コンクリート２１に埋められるアンカ部材２２とを備えている。本実施形態において、上面１２は、水平面と実質的に平行である。なお、上面１２の少なくとも一部が水平面に対して傾斜してもよいし、曲面を含んでもよい。
【００２４】
建屋の床１１は、既設構造物である。本実施形態において、床１１は、鉄筋コンクリート構造（ＲＣ構造）である。床１１の上面１２は、既設の鉄筋コンクリートの上面である。床１１は、コンクリート１３と、鉄筋１４とを有する。以下の説明においては、床１１を適宜、鉄筋コンクリート１１、と称する。
【００２５】
追加コンクリート２１は、鉄筋コンクリート１１の上面１２に追加的に配置される。追加コンクリート２１には、鉄筋が設けられていない。
【００２６】
アンカ部材２２は、追加コンクリート２１に埋められる。本実施形態において、アンカ部材２２は、アンカボルトである。アンカ部材２２は、上端部２３及び下端部２４を有する。上端部２３を含むアンカ部材２２の上部に雄ねじ部２５が設けられる。
【００２７】
アンカ部材２２は、上端部２３を含むアンカ部材２２の上部が追加コンクリート２１の上面２６から突出するように、追加コンクリート２１に固定される。本実施形態において、アンカ部材２２は、追加コンクリート２１を貫通するように配置される。下端部２４を含むアンカ部材２２の下部は、鉄筋コンクリート１１のコンクリート１３に埋められて固定されている。アンカ部材２２の下部に、鉄筋コンクリート１１に引っかかる返し部２７が設けられる。
【００２８】
アンカ部材２２は、下端部２４が鉄筋コンクリート１１の鉄筋１４と接触しないように、追加コンクリート２１及び鉄筋コンクリート１１のコンクリート１３に固定される。鉄筋１４は、上面１２と平行な方向（水平方向）に複数配置されるとともに、上面１２と垂直な方向（上下方向）に複数配置される。アンカ部材２２の下端部２４は、上下方向に配置される複数の鉄筋１４のうち最も上に配置されている鉄筋１４よりも上方に配置される。
【００２９】
機械基礎２０は、制御器のような設備機器１００を固定する。設備機器１００は、機械基礎２０のアンカ部材２２に固定される。設備機器１００は、ハウジング１０１と、ハウジング１０１に固定されたアングル部材（山形鋼）１０２とを有する。アングル部材１０２は、アンカ部材２２の上部が配置される孔１０３を有する。アングル部材１０２の孔１０３にアンカ部材２２が配置された状態で、ナット２８がアンカ部材２２の雄ねじ部２５と結合されることにより、設備機器１００がアンカ部材２２と固定される。
【００３０】
以下の説明において、機械基礎２０と固定される設備機器１００の部位を適宜、固定部（又は固定位置）ＦＰ、と称する。本実施形態においては、孔１０３において設備機器１００とアンカ部材２２（機械基礎２０）とが固定される。したがって、固定部ＦＰは、孔１０３を含む。なお、固定部ＦＰは、孔１０３に限定されない。例えば、アンカ部材２２が、設備機器１００の少なくとも一部を挟んで固定するクランプ部を有する場合、固定部ＦＰは、クランプ部に挟まれる設備機器１００の部位を含む。また、アンカ部材２２が設備機器１００と接着により固定される場合、固定部ＦＰは、アンカ部材２２と接着される設備機器１００の部位を含む。
【００３１】
図３に示すように、本実施形態において、固定部ＦＰに孔１０３は複数設けられ、その固定部ＦＰに対応してアンカ部材２２も複数設けられる。追加コンクリート２１は、コーン状破壊を考慮した所定の厚み（高さ）、幅、及び長さを有するブロック状である。追加コンクリート２１も複数設けられる。本実施形態において、１つのアンカ部材２２に対して１つの追加コンクリート２１が配置される。
【００３２】
追加コンクリート２１の上面２６の外形は、その上面２６に配置されるアングル部材１０２の下面の外形よりも大きい。本実施形態において、追加コンクリート２１の外形寸法は、アンカ部材２２の下端部２４を基点としたコーン状破壊を考慮して定められる。
【００３３】
設備機器１００の高度な耐震性を実現するために、耐震解析が行われ、その解析結果に基づいて、設備機器１００の固定部ＦＰの位置及び数が決定される。具体的には、所期の耐震性が得られるように、固定部ＦＰの位置及び数が決定される。その耐震解析に基づいて決定された固定部ＦＰの位置及び数に従って、それら固定部ＦＰとアンカ部材２２とが固定されるように、アンカ部材２２の位置及び数が決定され、アンカ部材２２が配置される。
【００３４】
次に、本実施形態に係る機械基礎２０の製造方法の一例について説明する。図４及び図５のそれぞれは、本実施形態に係る機械基礎２０の製造方法の一例を示す模式図である。
【００３５】
図４に示すように、下端部２４を含むアンカ部材２２の下部が鉄筋コンクリート１１のコンクリート１３に固定される。アンカ部材２２の下端部２４が鉄筋コンクリート１１の鉄筋１４と接触しないように、アンカ部材２２の下部が鉄筋コンクリート１１（コンクリート１３）に埋められる。
【００３６】
本実施形態においては、鉄筋コンクリート１１のコンクリート１３にドリルなどで孔が開けられ、その孔にアンカ部材２２が打ち込まれることによって、コンクリート１３にアンカ部材２２が固定される。すなわち、本実施形態において、アンカ部材２２は、所謂、打ち込みアンカ部材である。アンカ部材２２は、所謂、後施工（後打ち）によって、コンクリート１３に埋め込まれる。
【００３７】
鉄筋コンクリート１１にアンカ部材２２の下部が固定された後、図５に示すように、アンカ部材２２の周囲に追加コンクリート２１が打設される。例えば、アンカ部材２２の周囲に型枠１０５が配置された後、凝固前のコンクリート（フレッシュコンクリート）が型枠１０５に供給される。型枠１０５にコンクリートが供給されることにより、アンカ部材２２の少なくとも一部がコンクリートに埋まる。そのコンクリートが凝固することにより、鉄筋コンクリート１１の上面１２に追加コンクリート２１が設けられる。追加コンクリート２１は、アンカ部材２２の上部が追加コンクリート２１の上面２６から突出するように形成される。
【００３８】
その後、追加コンクリート２１の上面２６に設備機器１００のアングル部材１０２が配置される。アングル部材１０２は、アンカ部材２２が孔１０３に配置されるように追加コンクリート２１の上面２６に配置される。そして、アンカ部材２２の雄ねじ部２５とナット２８とが結合されることにより、設備機器１００が機械基礎２０に固定される。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態によれば、追加コンクリート２１を設けたので、アンカ部材２２と鉄筋コンクリート１１の鉄筋１４との接触を抑制しつつ、十分な強度を有するアンカ部材２２を含む機械基礎２０を提供することができる。そのアンカ部材２０に設備機器１００が固定されることによって、その設備機器１００は、所期の耐震性を得ることができる。
【００４０】
図６は、追加コンクリート２１が設けられていない例を示す模式図である。固定部ＦＰの位置及び数を決定する作業は、鉄筋コンクリート１１の鉄筋１４の位置とは無関係に（鉄筋１４の位置を考慮せずに）行われる。また、十分な強度を得るために、鉄筋コンクリート１１にアンカ部材２２を埋める深さを深くする必要がある。したがって、耐震解析の結果に基づいて固定部ＦＰの位置及び数を決定し、その決定された固定部ＦＰの位置及び数に基づいて、鉄筋コンクリート１１にアンカ部材２２を設けようとすると、図６に示すように、アンカ部材２２と鉄筋コンクリート１１の鉄筋１４とが干渉（接触）する可能性がある。アンカ部材２２と鉄筋コンクリート１１の鉄筋１４とが干渉すると、鉄筋１４が損傷し、その結果、機械基礎２０の強度が低下し、設備機器１００は所期の耐震性が得られない可能性がある。一方、鉄筋１４に接触しないように、鉄筋コンクリート１１にアンカ部材２２を埋める深さを浅くした場合、例えば、鉄筋コンクリート１１のコンクリート１３が破断してしまうなど、アンカ部材２２が鉄筋コンクリート１１に十分に固定されない可能性がある。
【００４１】
アンカ部材２２と鉄筋コンクリート１１の鉄筋１４との干渉を回避するために、複数の固定部ＦＰのうち、鉄筋１４に接触する可能性が高いアンカ部材２２が配置される固定部ＦＰ及びそのアンカ部材２２だけの位置を変更する（ずらす）ことが考えられる。しかし、複数の固定部ＦＰのうち一部の固定部ＦＰの位置を変更する場合、耐震解析を再び行って、最適な固定部ＦＰの位置及び数を決定し直す必要が生じる。また、例えば、アングル部材１０２に孔１０３をあける作業（孔加工）を再度行う必要が生じる。このように、固定部ＦＰの位置の変更（鉄筋コンクリート１１にアンカ部材２２を設ける位置の変更）は、工数の増大及びコストの増大をもたらす。
【００４２】
また、複数の固定部ＦＰの相対位置を変更せずに、設備機器１００を設置する位置を変更する（ずらす）ことも考えられる。しかし、複数の固定部ＦＰの相対位置は、複数の鉄筋１４の相対位置と無関係に定められており、設備機器１００の位置をずらしただけでは、アンカ部材２２と鉄筋１４との接触を必ずしも回避できない可能性がある。
【００４３】
本実施形態によれば、既設の鉄筋コンクリート１１の上面１２に追加コンクリート２１を配置したので、アンカ部材２２の下端部２４が鉄筋１４に接触しないように、鉄筋コンクリート１１にアンカ部材２２を埋める深さを浅くしても、アンカ部材２２は、追加コンクリート２１に十分に埋め込まれた状態で固定される。そのため、アンカ部材２２と鉄筋１４との接触を回避しつつ、耐震解析に基づいて、所期の耐震性が得られるように、固定部ＦＰの位置及び数を決定して、その決定された固定部ＦＰに基づいてアンカ部材２２を配置することができる。したがって、そのアンカ部材２２に設備機器１００が固定されることによって、その設備機器１００は、所期の耐震性を得ることができる。
【００４４】
また、本実施形態においては、アンカ部材２２の下端部２４は、追加コンクリート２１のみならず、鉄筋コンクリート１１にも埋められる。これにより、高い強度を有する機械基礎２０が提供される。
【００４５】
また、本実施形態においては、追加コンクリート２１を設けることによって、設備機器１００の下面側には、多大なコンクリートが配置されることとなる。コンクリートは、放射線遮蔽機能を有する。そのため、原子力施設１に設備機器１００を配置する場合、放射線が放出される異常事象が生じても、追加コンクリート２１及び鉄筋コンクリート１１によって、設備機器１００に照射される放射線の量を抑制することができる。
【００４６】
なお、図４及び図５を参照して説明したように、本実施形態においては、鉄筋コンクリート１１にアンカ部材２２を後打ちした後、鉄筋コンクリート１１上にフレッシュコンクリートを打設することによって、鉄筋コンクリート１１の上面１２に追加コンクリート２１を設けることとした。鉄筋コンクリート１１にアンカ部材２２を打ち込む前に、鉄筋コンクリート１１上にフレッシュコンクリートを打設して追加コンクリート２１を設けた後、その追加コンクリート２１を貫通し、下端部２４が鉄筋コンクリート１１に到達するように、アンカ部材２２を後打ちしてもよい。
【００４７】
なお、上述の各実施形態においては、アンカ部材２２の下端部２４が鉄筋コンクリート１１（コンクリート１３）に埋められることとした。鉄筋コンクリート１１と追加コンクリート２１の接着面に十分な強度を有する場合は、アンカ部材２２の下端部２４は、鉄筋コンクリート１１（コンクリート１３）に配置されなくてもよい。すなわち、アンカ部材２２は、追加コンクリート２１に固定され、鉄筋コンクリート１１には接触しなくてもよい。鉄筋コンクリート１１と追加コンクリート２１とは十分に固定されているため、アンカ部材２２は、追加コンクリート２１に固定され、鉄筋コンクリート１１に固定されなくても、十分な強度を有することができる。
【００４８】
なお、上述の各実施形態において、追加コンクリート２１が鉄筋を含んでもよい。
【００４９】
なお、本実施形態においては、１つのアンカ部材２２（固定部ＦＰ）に対して、１つの追加コンクリート２１が配置されることとした。複数のアンカ部材２２（固定部ＦＰ）に対して、１つの追加コンクリート２１が配置されてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１  原子力施設
１１  鉄筋コンクリート
１３  コンクリート
１４  鉄筋
２０  機械基礎
２１  追加コンクリート
２２  アンカ部材
２３  上端部
２４  下端部
２６  上面
１００  設備機器
ＦＰ  固定部
【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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