(57)【要約】【課題】安定性だけでなく、十分な構造強度をも兼ね備え、経済性を飛躍的に向上させることができるコンクリートブロックを提供する。【解決手段】一つの胴部３と、その両端にそれぞれ二つずつ接続された四つの脚部２とによって構成され、胴部３の軸線５を中心とする各脚部２の軸線４の位相が、反対側に位置する脚部２の軸線４と９０°異なるように構成され、ブロック間スペースを代表する面積Ｓと脚部２の垂直断面積の最大値Ｋ２との比が１．０〜１．８の範囲にあり、胴部３の軸線５に対する脚部２の軸線４の傾斜角度が４５〜９０°の範囲にあり、脚部２の軸線４に対する脚部２の外周面の傾斜角度が２〜３０°の範囲となるように設計する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央に位置する一つの胴部と、この胴部の両端にそれぞれ二つずつ接続された合計四つの脚部とによって構成され、
前記胴部の一方側の二つの脚部の各軸線は、他方側の脚部の軸線とはねじれの位置にあり、
前記脚部の軸線の長さをＬ、その傾斜角度をα、胴部の軸線の長さをＭ、脚部の幅寸法の最大値をＫとした場合、（Ｍ＋２Ｌｃｏｓα）Ｌｓｉｎα／Ｋ２の値が１．０〜１．８の範囲にあり、
前記胴部の軸線に対する脚部の軸線の傾斜角度が４５〜９０°の範囲にあり、
前記脚部の軸線に対する脚部の外周面の傾斜角度が２〜３０°の範囲にあることを特徴とするコンクリートブロック。
【請求項２】
前記脚部及び／又は前記胴部の断面が、多角形又は円形であることを特徴とする、請求項１に記載のコンクリートブロック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、港湾、漁港、海岸、河川等における消波工、被覆工、根固工等に用いられるコンクリートブロックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
消波ブロックには、（１）波力等に対し、安定性を十分に有していること、（２）外力（波力や衝突等）やブロックの自重に対し、十分な構造強度を有していること、及び、（３）波のエネルギーを減殺できるように、積み上げた際、適度の空隙率が得られること、が要求される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
積み上げた際の相互のかみ合わせが良好な形状の消波ブロックは、一般に安定性が高い。例えば、特許文献１の図１に示すような消波ブロックは、ハドソン式による安定常数（ＫＤ）が２０以上であり、非常に安定性が高い。但し、各部の径が細く、構造強度がそれほど大きくないため、鉄筋などによって補強されることが多い。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭５１−１８７３０号公報（図１）
【０００５】
一方、構造強度が最も大きいブロックは方塊であるが、かみ合わせることができず、安定性が低い。
【０００６】
消波ブロックを層で積む必要がある場合、なるべく層厚を小さく（薄く）することができれば、ブロックの製造に使用するコンクリートの量を抑えることができ、結果的に経済性を向上させることができるが、従来のブロックでは、層厚が大きくなってしまったり、層厚を小さくすると、かみ合わせがほとんどなくなり、安定性が確保できない等の問題があった。
【０００７】
本発明は、上記のような問題を解決すべくなされたものであって、安定性を有するだけでなく、十分な構造強度を兼ね備え、経済性を飛躍的に向上させることができるコンクリートブロックを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のコンクリートブロックは、中央に位置する一つの胴部と、この胴部の両端にそれぞれ二つずつ接続された合計四つの脚部とによって構成され、胴部の一方側の二つの脚部の各軸線は、他方側の脚部の軸線とはねじれの位置にあり、脚部の軸線の長さをＬ、その傾斜角度をα、胴部の軸線の長さをＭ、脚部の幅寸法の最大値をＫとした場合、（Ｍ＋２Ｌｃｏｓα）Ｌｓｉｎα／Ｋ２の値が１．０〜１．８の範囲にあり、胴部の軸線に対する脚部の軸線の傾斜角度が４５〜９０°の範囲にあり、脚部の軸線に対する脚部の外周面の傾斜角度が２〜３０°の範囲となるように設計してなることを特徴としている。尚、「脚部の軸線」とは、脚部の先端面の中心を通る仮想線であって、当該先端面と直交する線を意味する。
【０００９】
尚、脚部及び胴部の断面形状は、多角形とすることができるが、これには限定されず、円形（楕円形を含む。）とすることもできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の好適な実施形態について説明する。本発明に係るコンクリートブロック１は、コンクリートによって一体的に成型されたものであり、図１に示されているように、基本的には、四つの脚部２（２ａ〜２ｄ）と、一つの胴部３によって構成されている。
【００１１】
胴部３は、コンクリートブロック１の中央に位置し、各脚部２ａ〜２ｄは、胴部３の両端にそれぞれ二つずつ接続されるような形となっている。換言すれば、脚部２は、脚部２ａ及びこれに隣接する脚部２ｂの第一組と、脚部２ｃ及びこれに隣接する脚部２ｄの第二組とに分かれ、脚部２の第一組と、第二組とが、胴部３によって接続されるような形となっている。尚、各脚部２ａ〜２ｄの形状は、いずれも同一である。
【００１２】
ここで、各脚部２ａ〜２ｄの突出方向について説明する。第一組の脚部２ａ，２ｂの各軸線は、胴部３の軸線を通る一つの仮想平面（ここでは、この仮想平面を「Ｆ１」とする。）上に存在するという関係にある。また、第二組の脚部２ｃ，２ｄの各軸線も、胴部３の軸線を通る一つの仮想平面（ここでは、この仮想平面を「Ｆ２」とする。）上に存在するという関係にある。
【００１３】
但し、仮想平面Ｆ１，Ｆ２は、胴部３の軸線上において直交する関係にある。また、第一組の脚部２ａ，２ｂの軸線は、第二組の脚部２ｃ，２ｄの各軸線とはそれぞれ「ねじれの位置」にある。
【００１４】
そして、ある一つの脚部２が上方を向いている場合（例えば、図２においては脚部２ａ）、これに隣接するもう一つの脚部２（図２においては脚部２ｂ）は、下方を向くように構成されている。この場合、これらの上下方向を向いている脚部２とは反対側（胴部３を挟んで反対側）に位置する二つの脚部２，２（図２においては、脚部２ｃ，２ｄ）は、横方向を向くことになる。
【００１５】
また、本実施形態においては、構造強度を向上させるために、胴部３と脚部２との結合部分に適度なハンチ７が設けられている。
【００１６】
図３は、図１のコンクリートブロック１の脚部２の軸線４ａ〜４ｄ及び胴部３の軸線５を示す図である。コンクリートブロック１において、安定性を確保するためには、ブロック間において良好なかみ合わせ状態が得られることが望まれる。良好なかみ合わせを得るためには、脚部２を長く、また、断面幅を小さく、更に、胴部の長さを適切な長さに設定する必要がある。
【００１７】
つまり、胴部３と脚部２から構成される空隙に脚部２を進入させて、かみ合わせを確保することにより安定性が向上するが、空隙が狭いと脚部を十分に進入させることができない。このようなことから、空隙のサイズを代表する胴部３と脚部２から構成される面積と、脚部２の大きさを代表する脚部２の最大幅の２乗の比を、適切な範囲にする必要がある。
【００１８】
このため、本実施形態においては、脚部２の軸線４ａ〜４ｄの長さ、その傾斜角度、胴部３の軸線５の長さ、及び、脚部２の幅寸法の最大値とが、特別の比率となるように設計されている。より具体的には、図４に示すように、脚部２の軸線４ａ〜４ｄの長さが「Ｌ」、その傾斜角度が「α」、胴部３の軸線５の長さが「Ｍ」、また、図３に示すように、脚部２の幅寸法の最大値が「Ｋ」であるとすると、本実施形態のコンクリートブロック１は、下記の関係式が成り立つように設計されている。
【００１９】
【数１】
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【００２０】
この関係式のうち、左辺の分数の分母は、脚部２の垂直断面積（軸線４と直交する断面の面積）の最大値を意味し、分子は、図４に示した矩形（Ｓ）の面積を意味している。尚、この矩形（Ｓ）は、複数のコンクリートブロック１間において良好なかみ合わせを得るために必要となる、ブロック間スペースを代表する面積である。
【００２１】
ここで、「ブロック間スペースを代表する面積」について説明する。例えば、複数のコンクリートブロック１を並べ、層で積む場合、図５に示すように、二つの隣接するコンクリートブロック１，１の間に形成されるスペースＳａに、他のコンクリートブロック１の脚部２を順次係合させていく、というような工程が実施されるが、このとき、スペースＳａが一定の面積よりも小さい場合には、スペースＳａに、脚部２を進入させることができなくってしまう。
【００２２】
つまり、ブロック間スペースＳａに他のコンクリートブロック１の脚部２を進入させ、係合させることによって、コンクリートブロック１間において良好なかみ合わせを得るためには、形成されるスペースＳａが、脚部２の垂直断面積との関係で、一定の面積よりも大きいことが必要となる。ここに言う「一定の面積」を代表したものが、ブロック間スペースを代表する面積である。
【００２３】
ブロック間スペースを代表する面積Ｓは、上記数式に示したように、（Ｍ＋２Ｌｃｏｓα）Ｌｓｉｎαとして計算することができる。つまり、代表する面積Ｓは、図４に示すように、一辺がＭ＋２Ｌｃｏｓα、もう一つの辺がＬｓｉｎαである矩形の面積で代表されると考えることができる。
【００２４】
尚、胴部３の軸線５の長さ「Ｍ」に加算される「２Ｌｃｏｓα」は、図３に示した脚部２ａの軸線４ａの平行突出量（胴部３の軸線５方向への突出量）である「Ｌｃｏｓα」と、脚部２ｃ，２ｄの軸線４ｃ，４ｄの平行突出量「Ｌｃｏｓα」の和である。また、「Ｌｓｉｎα」は、脚部２ｃ，２ｄの軸線４ｃ，４ｄの垂直突出量（胴部３の軸線５と直交する方向への突出量）を意味する（図４参照）。
【００２５】
また、ブロック間スペースを代表する面積Ｓは、相対脚長「Ｌｓｉｎα／Ｋ」（脚部２の垂直突出量と、脚部２の幅寸法の最大値との比）と、相対脚間距離「（Ｍ＋２Ｌｃｏｓα）／Ｋ」との積として計算することもできる。
【００２６】
上記関係式は、「左辺が１．０以上であること」を意味しているので、左辺の分数の分子が分母と同じか、それよりも大きいこと、つまり、代表する面積Ｓが、脚部２の垂直断面積の最大値Ｋ２以上であることを規定するものである。従って、この関係式が成り立つような範囲で、軸線４の長さ、その傾斜角度、軸線５の長さ、及び、脚部２の幅寸法の最大値を設定すれば、良好なかみ合わせ状態を得られるコンクリートブロック１を設計することができる。
【００２７】
尚、脚部２の軸線４の長さ「Ｌ」を極端に短く設定した場合であっても、その分、胴部３の軸線５の長さ「Ｍ」を長くすることによって、上記関係式を満たすようなブロックを設計できることになるが、脚部２の軸線４が短すぎると、空隙への脚部の進入が僅かになり、良好なかみ合わせ状態を得ることができなくなってしまう。
【００２８】
従って、上記関係式を満たすとともに、脚部２の軸線４の長さ「Ｌ」と脚部２の幅寸法の最大値「Ｋ」の比（「Ｋ」を１とした場合の「Ｌ」の割合）を０．８５以上に設定して設計することが好適である。
【００２９】
一方、構造強度については、脚部２及び胴部３が短く、また、脚部２の断面幅が大きい方が有利である。つまり、胴部３や脚部２が長すぎると、構造強度が小さくなり、鉄筋による補強が必要となる。従って、空隙のサイズを代表する胴部と脚部から構成される面積と、脚部の大きさを代表する脚部最大幅の２乗の比を適切な範囲にする必要がある。そこで、本実施形態のコンクリートブロック１は、下記の関係式が成り立つように設計されている。
【００３０】
【数２】
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【００３１】
この関係式は、「左辺が１．８以下であること」、つまり、代表する面積Ｓが、脚部２の垂直断面積の最大値Ｋ２の１．８倍以下であることを規定するものである。数値解析結果より、この数値が１．８を超えると、構造強度上問題があること、また、１．８以下であれば、鉄筋による補強を行わなくても、十分な構造強度が得られることを見出した。
【００３２】
尚、胴部３の軸線５の長さ「Ｍ」を極端に長く設定した場合であっても、その分、脚部２の軸線４の長さ「Ｌ」を短くすることによって、上記関係式を満たすようなブロックを設計できることになるが、脚部２の軸線４、及び、胴部３の軸線５のいずれか一方でも長すぎると、無筋で十分な構造強度を確保することができなくなってしまう。
【００３３】
従って、上記関係式（数２）を満たすとともに、胴部３の軸線５の長さ「Ｍ」と脚部２の幅寸法の最大値「Ｋ」の比（「Ｋ」を１とした場合の「Ｍ」の割合）を０．９以下に設定して設計することが好適である。
【００３４】
本実施形態に係るコンクリートブロック１は、上記の二つの関係式（数１、数２）をいずれをも満たす範囲で設計されている。つまり、ブロック間スペースを代表する面積Ｓと脚部２の垂直断面積の最大値Ｋ２との比が、１．０〜１．８の範囲となるように設計されている。このため、安定性を有するだけでなく、安定性と相反する関係にある構造強度についても、優れた性能を有するブロックとすることができる。尚、ＳとＫ２との比は、１．１〜１．７の範囲となるように設計することが更に好適である。
【００３５】
尚、脚部２の軸線４ａ〜４ｄの傾斜角度αは、本実施形態においては６６°に設定されている。但し、必ずしもこの角度には限定されず、４５°〜９０°の範囲内で任意に設定することができる。下限を４５°としたのは、傾斜角度αがこれより小さいと、かみ合わせの効果が小さくなってしまうからであり、また、上限を９０°としたのは、これより大きいと、ブロック間スペースを代表する面積Ｓを狭めることになり、脚部２をかみ合わせることが困難となってしまうからである。
【００３６】
また、図３からも分かるように、このコンクリートブロック１の脚部２（例えば、脚部２ｃ）は、軸線４（４ｃ）に対し、外周面が傾斜しており（図３において、補助線４ｃ’は、軸線４ｃと平行な線であり、角度βは、軸線４ｃに対する脚部２ｃの外周面の傾斜角度を表している。）、胴部３に近い基端部から先端にかけて、次第に幅（断面積）が小さくなっていく、つまり、「先細り」の形状となっている。先細りの形状となっていた方が、据え付け作業の際、脚部２をブロック間スペースへ、円滑に、かつ、容易に進入させることができるからである。
【００３７】
本実施形態においては、この脚部２の外周面の傾斜角度βは、６°に設定されている。但し、必ずしもこの角度には限定されず、２°〜３０°の範囲内で任意に設定することができる。尚、下限を２°としたのは、これより小さいと、据え付け作業の円滑化、容易化という効果はそれ程期待することができず、一方、上限を３０°としたのは、これより大きいと、脚部２がわずかしか進入できず、かみ合わせの効果が減少してしまうことになるからである。
【００３８】
尚、本実施形態においては、脚部２は、断面が多角形となる形状をしているが、断面が円形、或いは、楕円形となるように構成することもできる。特に、多角形とすると、軸線寸法等が同一であっても、円形等に比べて空隙率が大きくなり、経済性が更に向上する。また、脚部２の先端面は、図１に示すように、コンクリートブロック１の天端面６（地面Ｇ上に載置した場合に、地面Ｇには接しない脚部２の先端面）が地面Ｇと平行となるように角度設定されている。但し、必ずしもこのような角度に設定されなくても良い。
【００３９】
また、前述したように、本実施形態においては、脚部２ａ〜２ｄの形状はいずれも同一であるが、第一組（脚部２ａ，２ｂ）の形状と第二組（脚部２ｃ，２ｄ）の形状が異なるように構成することもできる。この場合の上記関係式（数１、数２）における「Ｋ」の値（脚部２の幅寸法の最大値）は、最も小さい脚部２についての値を採用し、また、「Ｌ」及び「α」の値は、その脚部２以外の脚部２についての値を採用する。
【００４０】
図６は、本実施形態のコンクリートブロック１を層で積んで構築した堤体の被覆工８の俯瞰図であり、図７は、その堤体の被覆工８を側方から見た状態を示す図である。これらの図からも分かるように、各コンクリートブロック１の四つの脚部２のうち、下を向いている脚部２を、そのコンクリートブロック１の前方（斜面下側）に位置するコンクリートブロック１のブロック間スペースに進入させ、横向きの脚部２の上に係合させることができ、並べられたコンクリートブロック１の全体を「かみ合った状態」とすることができる。従って、非常に安定した堤体を構築することができる。
【００４１】
また、第２層を構成するコンクリートブロック１を、第１層のコンクリートブロック１の上に完全に載置させるのではなく、半分だけ載置させ、残りの半分は、第１層のコンクリートブロック１の接地面と同一面上に載置させることができるので、図示されているように２層被覆に適用した場合、層厚を小さくすることができる。従って、使用するコンクリートの量を大いに節減することができ、非常に経済的である。
【００４２】
【実施例】
ここで、本発明に係るコンクリートブロックの実施例を説明する。まず、本発明に係るコンクリートブロックとして３種類のブロック模型（Ａ１〜Ａ３）を用意し、更に、比較例として４種類のブロック模型（Ｂ１〜Ｂ４）を用意した。
【００４３】
そして、これらのブロック模型を積んで堤体のモデルを作り、それぞれについて水理模型実験を行って、ＫＤ値を測定し、安定性を比較した。その結果を「表１」に示す。
【００４４】
【表１】
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尚、上記表の第２欄「ブロック間スペースを代表する面積と、脚部の断面積の最大値の比」は、前述の二つの関係式における左辺の値（即ち、（Ｍ＋２Ｌｃｏｓα）Ｌｓｉｎα／Ｋ２）の値である。
【００４５】
一般的な四脚ブロックのＫＤ値が８．３であることを考慮すると、この実験結果より、「ブロック間スペースを代表する面積と、脚部の断面積の最大値の比」が１．０よりも大きいブロックＡ１〜Ａ３（本発明）は、いずれも安定性に優れていることが判る。一方、１．０よりも小さいブロックＢ１（比較例）は、用意したブロックの中で最も安定性が低いということが確認された。
【００４６】
次に、上記ブロックＡ１〜Ａ３、及び、Ｂ１〜Ｂ４について、数値解析により、発生する応力度を比較した。その結果を「表２」に示す。
【００４７】
【表２】
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尚、上記表における「応力度比」は、一般的な無筋の四脚ブロックに発生する応力度を「１」とした場合の比を意味し、値が小さいほど、「構造強度は大きい」ということになる。
【００４８】
この実験結果より、「ブロック間スペースを代表する面積と、脚部の断面積の最大値の比」が１．８以下であるブロックＡ１〜Ａ３（本発明）は、いずれも十分な構造強度を有していることが判る。一方、１．８よりも大きいブロックＢ２〜Ｂ４（比較例）は、かなり構造強度が劣っており、鉄筋等による補強が必要となることが確認された。
【００４９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に係るコンクリートブロックは、非常に安定性が良く、具体的には、一般的な四脚ブロックの７割程度以下の質量で、十分な安定性を確保することができる。また、安定性と相反する関係にある「構造強度」についても、優れた性能を有し、鉄筋による補強を行わなくても、十分な構造強度のブロックとすることができる。
【００５０】
従って、ブロック断面を小さくすることができ、使用するコンクリートの量を節減することができる。また、小型の重機による施工が可能となるため、材料費だけでなく、工費の面でも、経済性が向上する。
【００５１】
更に、層被覆を対象にした場合、層厚を小さくすることができるため、全断面被覆の場合に比べて、より一層コンクリート使用量を節減できる。従って、本発明に係るコンクリートブロックを使用した場合、経済性を飛躍的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコンクリートブロック１を斜め側方から見た状態を示す図。
【図２】図１に示したコンクリートブロック１の正面図。
【図３】図１に示したコンクリートブロック１の脚部２の軸線４ａ〜４ｄ及び胴部３の軸線５を示す図。
【図４】図１に示したコンクリートブロック１のブロック間スペースを代表する面積Ｓの説明図。
【図５】コンクリートブロック１，１間に形成されるスペースＳａの説明図。
【図６】図１に示したコンクリートブロック１を２層に積んで構築した堤体被覆工８の俯瞰図。
【図７】図６の被覆工８を側方から見た状態を示す図。
【符号の説明】
１：コンクリートブロック、
２：脚部、
３：胴部、
４：脚部の軸線、
５：胴部の軸線、
６：天端面、
７：ハンチ、
８：堤体の被覆工
【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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