(57)【要約】      （修正有）【課題】ＣＦＴ柱の鋼管柱内にコンクリートを効率よく密実に充填できるようにする。【解決手段】鋼管柱２の頭部から下部に至る長さの鋼管柱内に挿着されるトレミー管３と、トレミー管３の頭部に載置されコンクリートを投入しトレミー管３と共に揚重装置で昇降自在に吊持されるバケット４と、鋼管柱２の頭部位置に配置され打設されたコンクリートの天端までの距離を計測するコンクリート天端距離測定装置５と、鋼管柱２の頭部位置に配置されトレミー管３の先端の位置までの距離を計測するトレミー管先端距離測定装置６と、コンクリート天端距離測定装置５及びトレミー管先端距離測定装置６が電気的に接続されるとともに、コンクリート打設管理ソフトが中央演算処理装置に記憶されているコンピュータ７と、コンピュータ７によって制御盤８を介して駆動されトレミー管３からのコンクリート打設量を規制するコンクリート打設量規制装置９とを少なくとも有してなる。【選択図】図１
2008075333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管柱の頭部から下部に至る長さのでこの鋼管柱内に挿着されるトレミー管と、
前記トレミー管の頭部に載置されコンクリートを投入するとともに前記トレミー管と共に揚重装置で昇降自在に吊持されるバケットと、
前記鋼管柱の頭部位置に配置され打設されたコンクリートの天端までの距離を計測するコンクリート天端距離測定装置と、
前記鋼管柱の頭部位置に配置され当該トレミー管の先端の位置までの距離を計測するトレミー管先端距離測定装置と、
前記コンクリート天端距離測定装置及び前記トレミー管先端距離測定装置が電気的に接続されるとともに、コンクリート打設管理ソフトが中央演算処理装置に記憶されているコンピュータと、
前記コンピュータによって制御盤を介して駆動され前記トレミー管からのコンクリート打設量を規制するコンクリート打設量規制装置とを少なくとも有してなること、
を特徴とするＣＦＴ柱のコンクリート充填システム。
【請求項２】
コンクリート打設量規制装置は、トレミー管の頭部に装着されたパワーシリンダーと、該パワーシリンダーに上端部が連結され下端部が前記トレミー管の先端部に至る連結バーと、該連結バーの下端部に連結されるとともにトレミー管の先端部に挿着されて該トレミー管の先端部に連結された可撓性のホースを外側から挟装部で挟装して打設口を開閉させる開閉装置とからなること、
を特徴とする請求項１に記載のＣＦＴ柱のコンクリート充填システム。
【請求項３】
開閉装置における挟装部は、可撓性のホースを鋏付けるように揺動するリンクに、回転自在に横架されて支持される一又は二以上のローラであること、
を特徴とする請求項２に記載のＣＦＴ柱のコンクリート充填システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のＣＦＴ柱のコンクリート充填システムにより、打設されたコンクリートが、コンクリート打設管理ソフトに設定されているコンクリート打設速度に沿って充填されるように、コンピュータによって可撓性のホースを挟装するコンクリート打設量規制装置を制御盤を介して開閉制御して、コンクリート打設量を制御すること、
を特徴とするＣＦＴ柱のコンクリート充填方法。
【請求項５】
コンクリート打設速度は、鋼管柱におけるダイヤフラム下端近傍において他の部分のコンクリート打設速度よりも遅くすること、
を特徴とする請求項４に記載のＣＦＴ柱のコンクリート充填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、コンクリート充填鋼管柱（Concrete−Filled Steel Tube、以下これをＣＦＴ柱という）の構築にあたり、鋼管柱内にコンクリートを密実に充填するようにした、コンクリート充填方法とコンクリート充填システムとに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
前記ＣＦＴ柱は、鋼管とコンクリートが持つそれぞれの特性の相乗効果を利用して、剛性、耐力、変形性能等の耐震性や耐火性において優れた構造特性を発揮するものである。そして、従来、このＣＦＴ柱の構築には、コンクリートを密実に充填して鋼管との一体性が求められるので、そのコンクリート充填方法として、落とし込み工法と圧入工法とがある。
【０００３】
前記落とし込み工法は、図９（Ａ）に示すように、建物の複数階（通常、３階分）を１節として各階の柱，梁接合部にダイアフラムを介して接合される鋼管柱に対して、その柱頭部から鋼管柱内にトレミー管又は打設シュートを配設して、そのトレミー管等の下部を鋼管柱の下部に到達させ、当該トレミー管等の先端部を常に打設したコンクリート内部に埋設させた状態を保ちながら、上部のバケットから前記トレミー管にコンクリートを投入し、徐々に前記トレミー管等を引き上げて、コンクリート充填作業を行うものである（特許文献１，２参照）。
【０００４】
前記圧入工法は、図９（Ｂ）に示すように、鋼管柱の下部に注入口を設け、そこに、コンクリート圧送管を接続して、前記鋼管柱の下部から鋼管内にコンクリートを圧入し、鋼管柱にコンクリートを充填していくものである。
【０００５】
これらのコンクリート充填工法には、例えば、一方ではダイヤフラム下側での充填性が良く、他方では鋼管の変形が少ない等の利点がある。
【特許文献１】特開２００５−２００８４９号公報
【特許文献２】特開平５−２７２２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前記両工法に共通して、コンクリートの上昇速度が速いと空気だまりになる、コンクリートの上昇速度のスピード計測はストップウォッチでは管理しにくいという課題がある。また、前記落とし込み工法では、コスト的に安価であるが圧入工法に比して工期が延び、空気を巻き込みやすく、コンクリート打設速度の管理も難しいという課題がある。本発明に係るＣＦＴ柱のコンクリート充填方法とそのシステムは、このような課題を解決するために提案されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るＣＦＴ柱のコンクリート充填システムの上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、鋼管柱の頭部から下部に至る長さのでこの鋼管柱内に挿着されるトレミー管と、前記トレミー管の頭部に載置されコンクリートを投入するとともに前記トレミー管と共に揚重装置で昇降自在に吊持されるバケットと、前記トレミー管の頭部位置に配置され打設されたコンクリート天端までの距離を計測するコンクリート天端距離測定装置と、前記トレミー管の頭部位置に配置され当該トレミー管の先端の位置までの距離を計測するトレミー管先端距離測定装置と、前記コンクリート天端距離測定装置及び前記トレミー管先端距離測定装置が電気的に接続されるとともに、コンクリート打設管理ソフトが中央演算処理装置に記憶されているコンピュータと、前記コンピュータによって制御盤を介して駆動され前記トレミー管からのコンクリート打設量を規制するコンクリート打設量規制装置とを少なくとも有してなることである。
【０００８】
また、前記コンクリート打設量規制装置は、トレミー管の頭部に装着されたパワーシリンダーと、該パワーシリンダーに上端部が連結され下端部が前記トレミー管の先端部に至る連結バーと、該連結バーの下端部に連結されるとともにトレミー管の先端部に挿着されて該トレミー管の先端部に連結された可撓性のホースを外側から挟装部で挟装して打設口を開閉させる開閉装置とからなること、；
更に、開閉装置における挟装部は、可撓性のホースを鋏付けるように揺動するリンクに、回転自在に横架されて支持される一又は二以上のローラであること、；
を含むものである。
【０００９】
本発明に係るＣＦＴ柱のコンクリート充填方法の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、本発明に係る上記ＣＦＴ柱のコンクリート充填システムにより、打設されたコンクリートが、コンクリート打設管理ソフトに設定されているコンクリート打設速度に沿って充填されるように、コンピュータによって可撓性のホースを挟装するコンクリート打設量規制装置を制御盤を介して開閉制御して、コンクリート打設量を制御することである。
また、前記コンクリート打設速度は、鋼管柱におけるダイヤフラム下端近傍において他の部分のコンクリート打設速度よりも遅くすることを含むものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のＣＦＴ柱のコンクリート充填システムとその方法によれば、コンクリート天端距離測定装置とトレミー管先端距離測定装置とにより、トレミー管の筒先位置を正確に把握して、打設したコンクリートから前記筒先が出ないようにすることが、容易に且つ確実に遂行されるようになる。
また、コンクリート打設量規制装置によって、途中にダイヤフラムのある鋼管柱に対しても、適切なコンクリート打設速度に管理され、密実なコンクリート充填ができるようになる。トレミー管の先端部（下端部）からコンクリート打設量を調整するので、細かな調節が可能となり、コンクリート打設速度を任意に調節できて、コンクリート中への空気溜まりが低減されるとともに、コンクリートの材料分離が低減される。よって、コンクリートの品質が向上し、及び、コンクリート打設の充填性が向上する。
開閉装置における挟装部には、回転自在なローラが設けられて構成されているので、一又は二以上のローラで可撓性のホースにやさしく当設してキズ等を付けることがない。
【００１１】
コンピュータによって可撓性のホースを挟装するコンクリート打設量規制装置を制御盤を介して開閉制御して、コンクリート打設量を制御するので、予め設定した打設速度に沿ったコンクリート打設速度になり、コンクリート打設速度が容易に管理できるとともに、コンクリート打設作業能率が向上する。これにより、打設されたコンクリートの品質も向上する。
コンクリート打設高さの実績が、鋼管柱ごとに打設実績履歴として、リアルタイムにデータが収集され、前記コンピュータによりモニターに出力され若しくは印刷して出力される。
更に、コンクリート打設速度は、鋼管柱におけるダイヤフラム下端近傍において他の部分のコンクリート打設速度よりも遅くするので、ダイヤフラム下の空気溜まりが無く、コンクリート充填度が向上して、工期の短縮となってコスト低減となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係るＣＦＴ柱のコンクリート充填システム１は、図１に示すように、鋼管柱２の頭部から下部に至る長さのでこの鋼管柱２内に挿着されるトレミー管３と、前記トレミー管３の頭部（図で上部）３ａに載置されコンクリートを投入するとともに前記トレミー管３と共に揚重装置で昇降自在に吊持されるバケット４とがある。
【００１３】
そして、図２に示すように、前記鋼管柱２の頭部２ａに装着され打設されたコンクリート天端１４ａまでの距離を計測するコンクリート天端距離測定装置５と、前記鋼管柱２の頭部２ａに装着され、その頭部２ａの位置からトレミー管３の先端３ｂの位置までの距離６ａを計測するトレミー管先端距離測定装置６とがある。
【００１４】
更に、前記コンクリート天端距離測定装置５及び前記トレミー管先端距離測定装置６が電気的に接続されるとともに、コンクリート打設管理ソフトが中央演算処理装置に記憶されているコンピュータ７と、前記コンピュータ７によって制御盤８を介して駆動され前記トレミー管３からのコンクリート打設量を規制するコンクリート打設量規制装置９とを少なくとも有してなる。
【００１５】
前記トレミー管３の下部である先端部３ｂには、合成樹脂製で口径の大きな可撓性のホース１２（登録商標：サニーホース）が取付けられている。このホース１２は、可撓性なので、前記コンクリート打設量規制装置９によって外側から鋏のように挟まれ、挟装されて打設口が開閉されるようになる。
【００１６】
前記コンクリート天端距離測定装置５は、鋼管柱２の頭部２ａ位置に、プレートにマグネット等で吸着するレーザー距離計が設けられ、そこから打設したコンクリート１４の天端１４ａまでの距離５ａを測定するものである。そのデータは、コンピュータ７としてのノートパソコン等に送信される。
【００１７】
前記トレミー管先端距離測定装置６は、前記鋼管柱２の頭部２ａ位置に配置されるトレミー管先端距離測定装置６としてのリニアエンコーダによって構成される。前記コンクリート天端距離測定装置５と同じ高さ位置に配置され、それぞれにおいて測定された距離５ａと、前記トレミー管先端距離測定装置６で計測された距離６ａとの差ａを求め、この差が、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、ホース１２の露出部分の長さであり、更に、ホース１２の全体長さｂ（一例として１ｍ程度）から前記差ａの分を差し引くと、コンクリート中に埋没しているホース１２の長さｃとなる。
【００１８】
前記コンクリート打設量規制装置９は、図３に示すように、トレミー管３の頭部３ａにおいて、その外周部に装着されたパワーシリンダー１０と、該パワーシリンダー１０に上端部１１ｂが連結され下端部１１ａが前記トレミー管３の先端部３ｂに至る連結バー１１と、該連結バー１１の下端部１１ａに連結されるとともにトレミー管３の先端部３ｂに挿着されて、該トレミー管３の先端部３ｂに連結された可撓性のホース１２を外側から挟装部で挟装して打設口を開閉させる開閉装置１３とからなる。
【００１９】
前記開閉装置１３における挟装部１３ａは、図４乃至図５に示すように、可撓性のホース１２を鋏付けるように揺動するＸ型のリンク１３ｂ，１３ｃを、当該ホース１２を真ん中にして挟んで両側に平行に一対用意し、その一対のＸ型リンク１３ｂ，１３ｃの先端部間に対向配置で回転自在に横架して支持された複数個のローラ１３ｄとで構成されている。このローラ１３ｄは、１個でも良いが、複数個の方が確実に閉蓋し、ホース１２を傷付けることもない。
【００２０】
このリンク１３ｂ，１３ｃは、支点１５を中心に回動し、力点１６は、菱形にされたリンクの一端部１７を上方に引き上げたり下げたりすることで、発揮されるように構成されている。この一端部１７が、前記連結バー１１の下端部１１ａに連結されている。なお、この実施例は、一例であり、他の公知機構のリンク等でも良い。図中の符号１８は、前記開閉装置１３等をトレミー管３に装着するための、リング状の籠のように見える金属製ガイド枠体を示しており、下部側は、鋼鋼管柱２内部のダイヤフラムの中央孔を通過しやすいように、先端側を尖塔状にするためテーパ枠部１８ａとしている。
【００２１】
また、図６に示すように、前記パワーシリンダー１０は、トレミー管３の上部に取り付けられ、このトレミー管３の上部外周に遊嵌される可動筒１０ａを連結部１０ｂを介して上下方向に所定のストロークで昇降させる。これにより、可動筒１０ａの外周部に対向配置で２箇所に設けられた取付部１０ｃに上端部が固定される連結バー１１が、上下方向に昇降することになる。
【００２２】
このように構成される本発明のＣＦＴ柱のコンクリート充填システム１を使用して、実際のコンクリート打設の様子を説明する。まず、所定の鋼管柱２に、バッケット４及びトレミー管３を、図１に示す状態に揚重装置であるクレーンで吊り上げてセットする。コンクリート天端距離測定装置５、トレミー管先端距離測定装置６、制御盤８、コンピュータ７を接続して、電源供給して駆動可能にする。次に、図７に示すように、前記コンピュータ７のＲＯＭに記憶されているコンクリート打設管理ソフトを起動させる（ステップ１、Ｓ１と表記する、以下同じ）。
【００２３】
前記コンクリート打設管理ソフトの初期設定を行う（Ｓ２）。これには、例えば、コンクリートを打設使用とする鋼管柱の管理番号、部材データ、全体長さ、ダイヤフラム間の高さや、コンクリート打設速度を入力する。このコンクリート打設速度は、通常のダイヤフラムのない部分では１ｍ／分とし、ダイヤフラムが在るパネルゾーンの部分では０．７ｍ／分とする。なお、トレミー管３全開の場合には、４ｍ／分の能力がある。
【００２４】
このように、ダイヤフラム部分での空気溜まりを防止するために、コンクリート打設速度を遅くするものである。このコンクリート打設速度は、コンクリート充填性の実験の結果、コンクリート打設断面積に対して、空隙部分を除く充填部分が約９８％となった実績を基に、設定しているものである。
【００２５】
前記バケット４のバルブを開けて、トレミー管３に投入してコンクリートを打設する。コンクリート打設量規制装置９においては、開閉装置１３は「開」状態にしてある。そして、直ちに、レーザー距離計とリニアエンコーダとにより、鋼管柱２の頭部位置と打設されたコンクリート１４の天端１４ａまでの距離５ａと、鋼管柱２の頭部位置とトレミー管３の先端３ｂの位置までの距離６ａを計測する（Ｓ３）。
【００２６】
前記距離５ａ，６ａのデータは、前記コンピュータ７に送信される。前記コンクリート打設管理ソフトにおいて、判定ルーチンに入る（Ｓ４）。前記距離５ａによりコンクリート打設速度が、予め設定した理想値よりも上回る場合には、ホース１２の打設口の開口率を下げたり、下回っていて打設速度が遅くなれば、ホースの前記開口率を上げるように、制御する。これには、前記パワーシリンダー１０を駆動させて、連結バー１１を昇降させ、開閉装置１３の挟装部１３ａを、開いたり閉じたりするものである。そして、図８に示すように、理想のコンクリート打設曲線（予測値）に近づくようにする。
【００２７】
また、前記距離５ａ，６ａとの差により、トレミー管３の引き上げを制御する。前記ホース１２の全体長さにおいて、コンクリート中に埋め込まれている寸法が、図２（Ｂ）に示すように、５０ｃｍ程度になったら、トレミー管３をクレーンで持ち上げる。また、７０ｃｍ程度になったらクレーンでの引き上げを停止させる。こうして、常に、コンクリート１４の打設口がコンクリート天端１４ａより上にならないようにして、空気の混入を防ぐものである。
【００２８】
前記判定ルーチンにおいて、フラグが１〜４により、その後の進行が変わる（Ｓ５）。例えば、フラグ１の場合は、図８に示すように、コンクリート天端１４ａの位置が、現在時刻の予定値＞実測値（細線…予定値、太線…実測値）であって、制御間隔秒間の傾き（コンクリート打設速度）＜設定された傾き上限の場合であり、この場合には、ホース１２の開口率を現状よりも大きく（打設口を大きく）する。
【００２９】
また、フラグ２の場合は、コンクリート天端１４ａの位置が、現在時刻の予定値＞実測値（細線…予定値、太線…実測値）であって、制御間隔秒間の傾き（コンクリート打設速度）＞設定された傾き上限の場合であり、この場合には、ホース１２の開口率を現状よりも小さく（打設口を小さく）する。
【００３０】
そして、フラグ３の場合は、レーザー距離計のエラー発生とか、シーケンサのエラー発生とか、中断のボタンが押された場合とか等の中断処理となる場合であり、この場合には、ホース１２の開口率は０％となるように、開閉装置１３の挟装部１３ａが閉じられる。
なお、再開ボタンが押下された場合には、前記挟装部１３ａが開かれて、コンクリートの打設が開始される。フラグ４の場合は、トレミー管３内の残コンボリューム分を引いた高さに到達した場合とか、終了ボタンが押下された場合であり、コンクリート打設作業の終了となる。
【００３１】
このようにして、鋼管柱２内にコンクリート１４が、予定の速度で充填され、鋼管柱の途中のパネルゾーンにおけるダイヤフラムの下でも空気溜まりが無く、充填率の高いＣＦＴ柱となる。コンピュータ７のモニター画面には、図８に示す鋼管柱２に対するコンクリート充填状況がリアルタイムに表示されるので、コンクリートの打設が、予定通りに進捗していることが、容易に把握できる。
【００３２】
本発明のＣＦＴ柱のコンクリート充填システム１の第２実施例は、コンクリート打設量規制装置９における開閉装置１３の変形例であり、上記第１実施例では、可撓性のホース１２を、外側から回転自在なローラ１３ｄにより押し潰して挟み込む方式であったが、このほか、筒状の打設管に横穴を縦に長く開けておいて、その外側に被せるシャッター筒を昇降させて、前記横穴の開口率を可変させるようにする横穴シャッター方式、打設口の下に三角錐形状の蓋を用意して、これを前記打設口に向けて遠近させ移動させることでコンクリート打設量を可変させるようにする三角錐蓋方式、円筒の打設口の中に、水平と垂直に９０度回転する円形蓋を設置して、この蓋の回転により打設量を可変させる回転蓋方式、等が提案される。いずれも、コンクリートの打設量を任意に可変させることができれば良いものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係るＣＦＴ柱のコンクリート充填システム１の全体構成を示す概略構成図である。
【図２】同本発明のＣＦＴ柱のコンクリート充填システム１により、コンクリート天端の距離５ａと、トレミー管３先端までの距離６ａを測定する様子を示す説明図である。
【図３】同本発明のＣＦＴ柱のコンクリート充填システム１により、コンクリート打設口の開閉をする方法を示す説明図である。
【図４】同本発明のＣＦＴ柱のコンクリート充填システム１における、コンクリート打設量規制装置９の一部構成を示す平面図（Ａ）と正面図（Ｂ）とである。
【図５】同コンクリート打設量規制装置９における開閉装置１３の構造を示す正面図（Ａ）と、側面図（Ｂ）とである。
【図６】同コンクリート打設量規制装置９におけるパワーシリンダー１０と連結バー１１との構成を示す平面図（Ａ）と、一部正面図（Ｂ）とである。
【図７】ＣＦＴ柱のコンクリート充填方法における作業手順を示すフローチャートである。
【図８】同ＣＦＴ柱のコンクリート充填方法における、設定の予測値とコンクリート打設状況の実測値とをリアルタイムに示すモニター画面である。
【図９】従来例に係るコンクリート充填工法の説明図（Ａ），（Ｂ）である。
【符号の説明】
【００３４】
１          ＣＦＴ柱のコンクリート充填システム、
２          鋼管柱、                              ２ａ        頭部、
３          トレミー管、                          ３ａ        頭部、
３ｂ        先端、
４          バケット、
５          コンクリート天端距離測定装置、        ５ａ        距離
６          トレミー管先端距離測定装置、          ６ａ        距離、  
７          コンピュータ、
８          制御盤、
９          コンクリート打設量規制装置、
１０        パワーシリンダー、                    １０ａ      稼働筒、
１１        連結バー、
１２        ホース、
１３        開閉装置、                            １３ａ      挟装部、
１３ｂ，１３ｃ    リンク、
１３ｄ      ローラ、
１４        コンクリート、                        １４ａ      天端、
１５        支点、
１６        力点、
１７        一端部、
１８        ガイド枠体、                          １８ａ      テーパ部。
【図１】
2008075333.tif 000003
【図２】
2008075333.tif 000004
【図３】
2008075333.tif 000005
【図４】
2008075333.tif 000006
【図５】
2008075333.tif 000007
【図６】
2008075333.tif 000008
【図７】
2008075333.tif 000009
【図８】
2008075333.tif 000010
【図９】
2008075333.tif 000011