(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フーチングケーソンの内部に設ける横隔壁や補強リブとして、フーチングケーソンの正面から背面に向かって波形を形成した波形鋼板を採用したことを特徴とするフーチングケーソンの剪断補強構造。
【請求項２】
波形鋼板の外壁、底版、フーチングとの接触部にフランジを設けたことを特徴とする請求項１記載のフーチングケーソンの剪断補強構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば海洋構造物、港湾の防波堤、護岸として使用するフーチングケーソンの剪断補強構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６及び図７に曲面合成版式フーチングケーソンの一例を示す。このような曲面合成版式フーチングケーソン１では、外壁１ａ、フーチング１ｂ、底版１ｃを、夫々の鋼板１ａａ，１ｂａ，１ｃａに鉄筋コンクリート１ａｂ，１ｂｂ，１ｃｂを貼り付けた合成版で製作することで、鋼板の高引張り強度と、コンクリートの高圧縮強度及び耐久性のいずれもの特徴を生かしている。そして、この曲面合成版式フーチングケーソン１では、外壁面もコンクリートで保護されているので、耐久性も高くなっている。なお、図６は外壁が直立壁の場合、図７は外壁が曲面壁の場合を示し、これらの図６、図７中の１ｄは横隔壁、１ｅはフーチング１ｂの補強リブ、１ｆはずれ止め用のスタッドを示す。
【０００３】
ところで、平らな板に曲率を持たせて曲面に成形すると、元の平らな板の場合よりも曲げに対して著しく高い剛性及び強度を備えた板になることは良く知られている。曲面型ハイブリッドフーチングケーソンは、この曲面効果を利用したもので、フーチング部に円筒曲面状の鋼・コンクリートハイブリッドパネルを採用し、ケーソン内部には鋼製の横隔壁や剪断補強材としての補強リブなどを配置している。
【０００４】
これまでのハイブリッドフーチングケーソンのフーチング部は、一枚の合成版或いは鉄骨鉄筋コンクリートとして設計されているが、曲面型ハイブリッドフーチングケーソンでは、フーチング部に曲面構造を採り入れることによってシェル構造の設計が可能になると共に、横隔壁及び補強リブをウェブ部材として底版と外壁を表皮とするサンドイッチ構造としての設計を行うことができるので、フーチング部構造の剛性を一段と高めることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図８はケーソン２に波浪荷重Ｐが作用した場合にケーソン２に発生する力を示したものであるが、紙面左側の正面側から波浪荷重Ｐが作用したとすると、ケーソン２は、紙面右側の背面側のフーチング２ａの先端を回転中心として時計周り方向に回転して転倒しようとする。この時、ケーソン２の自重Ｗによって倒れまいとする力が生じるが、背面側のフーチング２ａの先端には、自重に相当する反力Ｒが生じることになる。この反力Ｒはフーチング２ａを片持ち梁として、先端に作用するような荷重に相当する。従って、フーチング２ａの根元である本体のＡ−Ａ断面部には、断面力であるモーメントＭ及び剪断力Ｑが発生する。
【０００６】
図６や図７に示した曲面合成版式フーチングケーソン１では、フーチング１ｂの根元と先端の中間部は、補強リブ１ｅをウェブとし、上側がフーチング１ｂの合成版、下側が底版１ｃの合成版である。このようなサンドイッチ構造では、図９（ａ）に示したような紙面左側の正面側から波浪荷重Ｐが作用した場合、波浪荷重Ｐに対して紙面右側の背面側のフーチング１ｂを構成する合成版は、フーチング１ｂの根元の本体側に圧縮力を受けて圧縮歪を生じる。この時、フーチング１ｂの根元が弱いと、背面側のフーチング１ｂを構成する合成版は、根元（背面外壁）に押し込まれていくような変形を生じる。
【０００７】
この際、補強リブ１ｅによるフーチング１ｂの支持が十分であると、この補強リブ１ｅ部（図９にＡで示す）では前記の押し込まれていくような変形は生じないものの、図９にＢで示す補強リブ１ｅ間におけるフーチング１ｂ部では凹んで、結果的には、図９にＡで示す補強リブ１ｅ部では膨れるような変形状態になって、補強リブ１ｅ上での応力が大きくなる。この時、補強リブ１ｅ上では負の曲げモーメントが生じるので、応力は外側に向けた引張り応力となり、引張り強度の低いコンクリート材料にとっては問題となる。
【０００８】
また、図９（ｃ）のように波浪荷重Ｐが正面の外壁１ａに作用した場合には、同様に横隔壁１ｄ間の正面側の外壁１ａは面外変形するが、図９にＢ’で示す横隔壁１ｄ上の外壁１ａは変形しないので、この横隔壁１ｄ上に応力が集中する。なお、図９中のＡ’は横隔壁１ｄ間の外壁１ａ部を示す。
【０００９】
勿論、このような不均一な応力状態をなくするための対策としては、この部分に補強部材を配置することが考えられるが、横隔壁間が例えば５〜７ｍといったように非常に長い場合、補強部材はかなり大きなものにする必要があり、また、１本程度ではなく何本も必要になる。さらに、補強部材の周辺では応力集中の問題が生じるため、波力などの繰り返し荷重が作用するような構造の場合には、疲労強度の問題が発生する。
【００１０】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、外壁やフーチングに発生する不均一応力を可及的に抑制することができるフーチングケーソンの剪断補強構造を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係るフーチングケーソンの剪断補強構造は、フーチングケーソンの内部に設ける横隔壁や補強リブとして、フーチングケーソンの正面から背面に向かって波形を形成した波形鋼板を採用することとしている。そして、このようにすることで、横隔壁部上でも、補強リブ部上でも変形して局部変形が緩和されることになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係るフーチングケーソンの剪断補強構造は、フーチングケーソンの内部に設ける横隔壁や補強リブとして、フーチングケーソンの正面から背面に向かって波形を形成した波形鋼板を採用したものである。
【００１３】
本発明に係るフーチングケーソンの剪断補強構造は、上記したように構成したので、正面側から波浪荷重Ｐが作用し、背面側のフーチング部が片持ち梁として変形して圧縮側に縮み変形が生じ、次いで根元部に押し込むような変形が生じた場合においても、波形鋼板で形成した横隔壁や補強リブが変形してこれらの力に起因する変形を吸収する。また、同様に波浪荷重が作用した正面側の外壁においても、波形鋼板で形成した横隔壁が変形して波浪荷重に起因する変形を吸収する。
【００１４】
従って、外壁は横隔壁部でも、また、フーチングは横隔壁部や補強リブ部でも変形することになるので、局部変形の少ない全体変形を生じることになって、横隔壁部や補強リブ部で生じていた局部応力が緩和され、波浪荷重による疲労強度の心配も少なくなって、ケーソンの耐久性が向上する。
【００１５】
ところで、横隔壁や補強リブとして、フーチングケーソンの正面から背面に向かって波形を形成した波形鋼板を採用した場合には、波形鋼板と、外壁、フーチング、底版を構成する鋼板との溶接部が波形状になって現場での溶接作業が困難になる。
【００１６】
このような場合には、波形鋼板の外壁、底版、フーチングとの接触部にフランジを設けることで、溶接部が直線状になって現場での溶接作業が容易に行えるようになる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明に係るフーチングケーソンの剪断補強構造を図１〜図５に示す実施例に基づいて説明する。
図１は本発明に係るフーチングケーソンの剪断補強構造の第１実施例を断面して示す図面、図２は本発明に係るフーチングケーソンの剪断補強構造を構成する横隔壁及び補強リブの説明図、図３は本発明に係るフーチングケーソンの剪断補強構造の第２実施例を断面して示す図面、図４は図３に示した第２実施例における横隔壁と外壁及びフーチングとの溶接部を説明する図、図５は本発明に係るフーチングケーソンの剪断補強構造を採用したフーチングケーソンに波浪荷重が作用した場合の説明図で、（ａ）は側面から見た断面図、（ｂ）は一部断面して示す背面側から見た斜視図である。
【００１８】
図１及び図２において、１１はフーチングケーソンの内部に設ける横隔壁、１２は同じく補強リブであり、本発明では、これらの横隔壁１１及び補強リブ１２に、フーチングケーソン１３の正面から背面に向かって波形を形成した波形鋼板を採用している。この際、横隔壁１１及び補強リブ１２のフーチング１３ａとの当接部１１ｃ，１２ｂは、フーチング１３ａの曲率に沿って切断されていることは言うまでもない。
【００１９】
また、フーチングケーソン１３の高さは１５〜３０ｍにも及ぶので、横隔壁１１を構成する波形鋼板は、例えば高さの途中で接合フランジ１１ａを用いて連結される。
【００２０】
本発明に係るフーチングケーソンの剪断補強構造では、フーチングケーソン１３の外壁１３ｂ、フーチング１３ａ，底版１３ｃを構成する鋼板１３ｂａ，１３ａａ，１３ｃａと、横隔壁１１及び補強リブ１２を構成する波形鋼板とを溶接して接合する。この場合、図１及び図２に示した第１実施例では、これらの溶接部が波形状になるので、現場での溶接作業が困難になって、作業時間が長くなったり、溶接不具合が発生する可能性が高くなる。
【００２１】
そこで、このような場合には、図３に示した第２実施例のように、横隔壁１１及び補強リブ１２を構成する波形鋼板の、外壁１３ｂ、底版１３ｃ、フーチング１３ａとの接触部に、予めフランジ１１ｂ，１２ａを溶接しておけば、前記した溶接部が直線状になるので（図４参照）、現場での溶接作業が容易に行えるようになって、前記したような問題を解決できる。また、同様の理由によって、第２実施例の場合には、ケーソンのブロック分割建造工法の採用が容易となる。
【００２２】
本発明に係るフーチングケーソンの剪断補強構造を採用した場合には、図５（ａ）に示すように、紙面左側の正面側から波浪荷重Ｐが作用した場合、背面側のフーチング１３ａ部が片持ち梁として変形して圧縮側に縮み変形が生じ、次いで根元部に押し込むような変形が生じるが、このどのような場合においても、波形鋼板で形成した横隔壁１１や補強リブ１２が変形してこれらの力に起因する変形を吸収するようになる。また、同様に波浪荷重Ｐが作用した正面側の外壁１３ｂにおいても、波形鋼板で形成した横隔壁１１が変形して波浪荷重Ｐに起因する変形を吸収する。
【００２３】
従って、外壁１３ｂは横隔壁１１部でも、また、フーチング１３ａは横隔壁１１部及び補強リブ１２部でも変形することになるので、局部変形の少ない全体変形を生じることになって、図５に示したように、横隔壁１１部や補強リブ１２部で生じていた局部応力が緩和され、波浪荷重Ｐによる疲労強度の心配も少なくなって、フーチングケーソン１３の耐久性が向上することになる。
【００２４】
波形鋼板で形成した横隔壁１１や補強リブ１２は波形の方向に変形することは勿論であるが、波形と直角方向には変形せず、高い剪断耐荷力を有しているので、正面側から波浪荷重Ｐが作用した場合に背面側のフーチング１３ａ先端に発生する反力Ｒの剪断力に十分抵抗できることは言うまでもない。
【００２５】
従って、本発明に係るフーチングケーソンの剪断補強構造を採用した場合にも、フーチング１３ｂ部は従来の平板の横隔壁や補強リブを採用していた場合と同様に、剛体として設計することが可能、すなわち、本発明に係るフーチングケーソンの剪断補強構造を採用した場合でも、フーチング部を剛体とする従来の設計手法を変更する必要はない。なお、図１〜図５中の１３ｄはスタッド、１３ｅは鉄筋コンクリートを示す。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、横隔壁や補強リブとして波形鋼板を使用する本発明に係るフーチングケーソンの剪断補強構造を採用した場合には、面外荷重による横隔壁上や補強リブ上に発生する負の曲げモーメントによる局部応力、特にコンクリート引張り側の応力が減少する。従って、外壁やフーチングに発生する局部応力が緩和されてケーソンの耐久性が向上する。
【００２７】
また、本発明に係るフーチングケーソンの剪断補強構造は、フーチング部の剪断耐荷力には変化がないので、フーチング部を剛体とする設計手法を変更する必要がない。
【００２８】
さらに、本発明に係るフーチングケーソンの剪断補強構造において、波形鋼板の外壁、底版、フーチングとの接触部にフランジを設けた場合には、外壁、底版、フーチングとの溶接が容易となり、また、フランジを利用してブロック建造法を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフーチングケーソンの剪断補強構造の第１実施例を断面して示す図面である。
【図２】本発明に係るフーチングケーソンの剪断補強構造を構成する横隔壁及び補強リブの説明図である。
【図３】本発明に係るフーチングケーソンの剪断補強構造の第２実施例を断面して示す図面である。
【図４】図３に示した第２実施例における横隔壁と外壁及びフーチングとの溶接部を説明する図である。
【図５】本発明に係るフーチングケーソンの剪断補強構造を採用したフーチングケーソンに波浪荷重が作用した場合の説明図で、（ａ）は側面から見た断面図、（ｂ）は一部断面して示す背面側から見た斜視図である。
【図６】外壁が直立壁の場合の曲面合成版式フーチングケーソンを説明する図で、（ａ）は一部断面して示す斜視図、（ｂ）はフーチング部の構造を一部断面して示す拡大図である。
【図７】外壁が曲面壁の場合の曲面合成版式フーチングケーソンを一部断面して示す斜視図である。
【図８】フーチングケーソンに波浪荷重が作用した場合にフーチングケーソンに作用する力の関係を説明する図である。
【図９】フーチングケーソンに波浪荷重が作用した場合の説明図で、（ａ）は側面から見た断面図、（ｂ）は一部断面して示す背面側から見た斜視図、（ｃ）は正面側から見た部分斜視図である。
【符号の説明】
１１    横隔壁
１１ｂ  フランジ
１２    補強リブ
１２ａ  フランジ
１３    フーチングケーソン
１３ａ  フーチング
１３ｂ  外壁
１３ｃ  底版
【図１】
0003750715.tif 000002
【図２】
0003750715.tif 000003
【図３】
0003750715.tif 000004
【図４】
0003750715.tif 000005
【図５】
0003750715.tif 000006
【図６】
0003750715.tif 000007
【図７】
0003750715.tif 000008
【図８】
0003750715.tif 000009
【図９】
0003750715.tif 000010