貯水槽用の弾性補強支柱及びそれを用いる貯水槽の弾性補強構造
【課題】老朽化した地下埋設のコンクリート製の貯水槽をその内部で効果的に補強して貯水槽の使用期間を延長させる。
【解決手段】コンクリート製の貯水槽２の内部３に立設状態に収容されて貯水槽２をその内部で補強するために用いる弾性補強支柱１である。支柱本体５の下部に、貯水槽２の底版部７に設置される下部支持部９が設けられると共に、支柱本体５の上部に、貯水槽２の頂版部１１を下方から支持する上部支持部１２が設けられている。上部支持部１２は、支柱本体５の軸線方向で弾性伸縮可能な弾性伸縮部１３を有する。弾性補強支柱１は、頂版部１１を、その弾性域の範囲で下方から弾性的に支持した状態で貯水槽２を補強する。
【解決手段】コンクリート製の貯水槽２の内部３に立設状態に収容されて貯水槽２をその内部で補強するために用いる弾性補強支柱１である。支柱本体５の下部に、貯水槽２の底版部７に設置される下部支持部９が設けられると共に、支柱本体５の上部に、貯水槽２の頂版部１１を下方から支持する上部支持部１２が設けられている。上部支持部１２は、支柱本体５の軸線方向で弾性伸縮可能な弾性伸縮部１３を有する。弾性補強支柱１は、頂版部１１を、その弾性域の範囲で下方から弾性的に支持した状態で貯水槽２を補強する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、老朽化した地下埋設のコンクリート製防火水槽等のコンクリート製貯水槽をその内部で効果的に補強して該貯水槽の使用期間を延長させ得る貯水槽用の弾性補強支柱に関するものであり、又、これを用いる貯水槽の弾性補強構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば構築後５０年程度を経過して老朽化したコンクリート製防火水槽等、老朽化した地中埋設の既存のコンクリート製貯水槽は、当時の緩い設計基準や設定荷重で構築されていて鉄筋量が少なく元々強度が弱かったことに加え、経年変化による内部鉄筋の腐食もあって、耐力低下が生じていた。取り分け道路下に設置された貯水槽にあっては、通過車両の大型化による疲労に伴ってひび割れが進行しており、貯水槽の頂版部や側壁部が破損する恐れも高かった。そしてこれらの老朽化貯水槽は、特に地震発生時において、その頂版部が下に向けて円弧状に大きく撓む場合が生じ、この撓みによって、地震時の作用荷重によるひび割れが生じ、ひび割れによる漏水に伴って災害時に必要な貯水がないという不安も抱えていた。又ときには、かかるひび割れに起因して頂版部や側壁部の破損が一気に生じて貯水槽が陥没し、貯水槽上部の道路が使用できなくなる事態を招来することともなった。
【０００３】
そこで、このような老朽化貯水槽については、これを取り壊して新規に構築するのが一般的であったが、近年、施工経済の面から、老朽化貯水槽に適宜の補強を施した上で更に長期間に亘って使用できるようにして欲しいとの要望がでてきている。
【０００４】
そのための補強構造の一例として、ひび割れ等のコンクリートの欠陥箇所に断面修復等の補修を行なった後に、繊維補強シートを貯水槽の内面に貼り付けて補強する補強構造が特許文献１で提案されている。しかし、繊維補強シートは非常に高価であるために施工コストの大幅な上昇を招く問題があったばかりか、湿度の高い環境下でコンクリート面にエポキシ樹脂等の接着剤を塗布して繊維補強シートを固定しなければならないことから施工品質にも不安があった。又、繊維補強シートを貼り付けた後の接着剤の養生期間が必要であって工期を短縮できなかった。加えてこの種の貯水槽は、現場打ち施工によるものであって、板材を並べて形成した型枠にコンクリートを打設して構築していたが、その型枠に段差や歪みが生じていたため、補強シートをコンクリート面に貼り付ける際には段差の修復施工を余分に行なわなければならない等、現場での微調整を要した。このように、繊維補強シートを貼り付ける補強構造には、相当な労力とコストを要したばかりか工期が長引き、又、施工品質にも不安がある等、種々の課題が残されていた。
【０００５】
又、老朽化したコンクリート製貯水槽を支柱を用いて貯水槽の内部で補強せんとする補強構造として特許文献２記載のものが提案されている。この補強構造は図３６〜３７に示すように、老朽化した貯水槽ｐを、該貯水槽ｐの底版部ｂの上面ｃで立設された１本乃至複数本の鋼製の支柱ａを用いてその上端部ｕで頂版部ｄを下方から支持して補強する構成のものであった。このように、老朽化した貯水槽ｐをその内部で補強する場合は、貯水槽ｐをその外部で補強するのとは異なり、掘削が不要で交通遮断をしなくてもよく、老朽化貯水槽の補強施工を簡易に行なうことができる利点があった。
【０００６】
この補強構造をより具体的に説明する。前記支柱ａは、図３７に示すように、前記底版部ｂの上面ｃから前記頂版部ｄの下面ｅまでの貯水槽内空高さよりも低く、該底版部ｂの上面ｃに形成する補強コンクリート部ｆの上面ｇから前記頂版部ｄの下面ｅまでの補強後の貯水槽内空高さよりも高い高さに設定されている。そして該支柱ａを立設するに際しては、該支柱ａの上端ｈを、上フランジｊを介して前記頂版部ｄの下面ｅに所定本数のボルトｋで固定すると共に、該支柱ａの下フランジｍを、前記底版部ｂの上面ｃに該上面ｃから離間させた位置で所定本数のボルトｎで固定し、且つ、前記補強コンクリート部ｆで前記下フランジｍを巻いていた。
【０００７】
かかる支柱ａを用いる前記補強構造によるときは、特許文献２の記載によれば、上載荷重が作用する貯水槽の頂版部ｄを支柱ａによって貯水槽の底版部ｂで支持できるため、頂版部ｄに作用する曲げ応力を低減でき、老朽化した地下埋設の貯水槽を内部で効果的に補強でき、これによって、貯水槽の耐力を向上させて貯水槽の破損を抑制でき、老朽化貯水槽の使用期間を延長させ得ることに寄与できる、とされている。
【０００８】
しかしながら、補強の対象となる貯水槽が、例えば構築後５０年程度経過している老朽化したコンクリート製貯水槽である場合は、特許文献２記載の補強構造によっても所要の補強効果を達成できない場合があった。このような場合についてより具体的に説明する。老朽化した貯水槽に対して補修や補強を行なう場合は、それに先立って、貯水槽内の水を抜いて各部の部材厚さや劣化状態、鉄筋量等の調査を行なうのであるが、これらの古い貯水槽にあっては、通常設計図が残っていない。そのため、貯水槽の内側から非破壊検査を行なうことが行なわれている。
【０００９】
しかしながら、調査の限界として、非破壊検査では、構造部の土に面する側（外側部分）における鉄筋の径や配筋ピッチ、部材厚さ方向で見た鉄筋の位置が判明しない場合が往々にしてある。そして、このような古い時代の貯水槽にあっては、当時は鉄筋（鋼材）が高価であったこともあり、鉄筋が必要最小限度しか入っていない場合があった。例えば貯水槽の頂版部について言えば、上載荷重の作用による曲げ応力については検討されていたが、色々な荷重の作用をもたらす地震荷重についてはそれほど考慮されておらず、経済性を重視した設計となっていた。そのため、頂版部の内側部分には鉄筋が必要量だけ配筋されてはいたが、頂版部の平面視の中央部分の外側部分（上側部分）については全く鉄筋を入れないか、或いは配筋状態が疎とされる等、必要最小限度にしか配筋されていない場合があった。
【００１０】
図３６は、そのような老朽化貯水槽ｐの一例を示すものであり、その頂版部ｄの内側部分ｑには鉄筋ｒが必要量だけ配筋されているが、頂版部ｄの平面視の中央部分ｓの外側部分（上側部分）ｔにあっては、鉄筋が全く配筋されていない。そして、このような配筋状態は、貯水槽の内側からは、前記したように非破壊検査では判定できないものである。
【００１１】
このように頂版部ｄの配筋状態を判定できないことから、特許文献２の補強構造が、かかる老朽化貯水槽ｐの補強に用いられる場合も考えられる。図３６は、かかる補強構造の頂版部ｄの前記中央部分ｓを前記支柱ａで支持した状態を示す。この支持状態で頂版部ｄには、支柱ａの上端部ｕで上向きの反力が発生する。その結果、該上端部ｕによって支持される支持部分ｖにおいては頂版部ｄが上に突の突き上げ状態で支持される共に、その両側部分ｗ，ｗにおいては下に突の曲げ変形が生ずる。
【００１２】
これについてより詳しく説明する。該頂版部ｄに作用する上載荷重が、盛土や通常の自動車走行による荷重である等、通常の上載荷重程度であるときは、この反力による影響は特にないとしても、地震時の大きな垂直荷重の作用によって大きな上下方向の振動が生じた場合は、該支柱ａの上端部ｕが頂版部ｄを大きく突き上げる現象が生ずるのである。
【００１３】
かかる突き上げる現象が生じた場合は、図３８に模式的に示すように、支柱ａの上端部ｕで支持される支持部分ｖに上に突の曲げ変形が生じ、その両側部分ｗ，ｗにおいては、頂版部ｄが下に突の曲げ変形が生ずる。この下に突の曲げ変形に対しては、前記頂版部ｄの内側部分（下側部分）ｑに配筋されている前記鉄筋ｒ（図３６）で抵抗できる。しかしながら、該上に突の曲げ変形部分ｙにおいては、頂版部ｄの外側部分（上側部分）ｔに鉄筋が存在しないことから、繰り返し荷重が加わることによって、頂版部ｄの外側部（土に面する側）ｚにひび割れａ１が入り易かった。このようにひび割れａ１が入ると、その部分から頂版部ｄの内部に水が浸入してコンクリートの中性化を招き、頂版部ｄの内側部分（図３５の下側部分）ｑに配筋されている鉄筋ｒ（図３６）の腐食を招いて頂版部ｄを弱体化させ、頂版部の崩落を招く危険もあった。
【００１４】
このように、老朽化貯水槽の配筋状態によっては、支柱で補強することが却って貯水槽の耐力低下を招来する原因となる問題があったのである。
【００１５】
又、特許文献２記載の支柱ａは、その上端と下端が共に頂版部ｄ、底版部ｂにボルト固定される構成であったため、地震時に発生する水平方向の力や、回転方向の力（下端が底版部ｂに固定されて立設状態にある支柱の上端を、該支柱を垂直面内で傾動させるように移動させる力）により、支柱に亀裂や屈曲等の損傷が生じて支柱の強度低下を招き、甚だしいときには支柱が破壊されてしまい、支柱が本来の補強機能を果たさなくなる恐れがあった。そればかりか、支柱の破壊に伴う道路の陥没等により通行不可となるような二次災害が発生する可能性もあった。そして、支柱が変形したり破壊した場合はその取り替えが必要となるが、支柱の下端部分を前記のように補強コンクリート部ｆで巻く場合はその取り替え作業は大変であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００５−４８３９９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８９８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、前記従来の問題点に鑑みて開発されたものであり、老朽化した地下埋設のコンクリート製の貯水槽をその内部で支柱を立設して補強する場合において、頂版部の撓みをその弾性域での撓みに規制しながら該頂版部に作用する負荷を底版部に分散することを基本として、老朽化した貯水槽を簡易且つ効果的に補強可能とする貯水槽用の弾性補強支柱の提供を課題とするものである。又、該弾性補強支柱の補強機能が有効に発揮され得る貯水槽の弾性補強構造の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記課題を解決するため本発明は以下の手段を採用する。
即ち本発明に係る貯水槽用の弾性補強支柱（以下弾性補強支柱という）の基本態様は、コンクリート製の貯水槽の内部に立設状態に収容されて該貯水槽をその内部で補強する弾性補強支柱であって、支柱本体の下部に、貯水槽の底版部に設置される下部支持部が設けられると共に、該支柱本体の上部に、貯水槽の頂版部を下方から支持する上部支持部が設けられており、該上部支持部及び／又は該下部支持部は、前記支柱本体の軸線方向で弾性伸縮可能な弾性伸縮部を有することを特徴とするものである。
【００１９】
該貯水槽用の弾性補強支柱において、前記上部支持部の上端部分に、上面が水平なスリップ面とされたスリップ板を設け、該スリップ面は、前記頂版部の下面に設けられた水平なスリップ面と面接触状態を呈し得るように構成するのがよい。或いは、前記下部支持部の下端部分に、下面が水平なスリップ面とされたスリップ板を設け、該スリップ面は、前記底版部の上面に設けられた水平なスリップ面と面接触状態を呈し得るように構成するのがよい。
【００２０】
前記基本態様の貯水槽用の弾性補強支柱において、前記上部支持部の上端部分に、前記頂版部の下面に設けられた水平転動面を転動し得る転がり球体が設けられたものとして構成することもできる。或いは、前記下部支持部の下端部分に、前記底版部の上面に設けられた水平転動面を転動し得る転がり球体が設けられたものとして構成することもできる。
【００２１】
本発明に係る貯水槽の弾性補強構造（以下弾性補強構造という）の第１の態様は、前記基本態様の貯水槽用の弾性補強支柱を用いる貯水槽の弾性補強構造であって、前記下部支持部が前記底版部に固定される一方、前記上部支持部の上端が前記頂版部の下面に、該下面に対して水平方向でスリップ可能の非固定状態で当接されており、前記頂版部に垂直荷重が作用したとき該頂版部は、前記上部支持部により、前記弾性伸縮部が弾性圧縮して下方から支持されるようになされているものである。この場合、前記上部支持部の上端部分に、上面が水平なスリップ面とされたスリップ板を設け、該スリップ面は、前記頂版部の下面に設けられた水平なスリップ面と面接触状態を呈したものとし、両スリップ面間で水平方向でのスリップが生ずるように構成するのがよい。或いは、前記上部支持部の上端部分に、前記頂版部の下面に設けられた水平転動面を転動し得る転がり球体が設けられたものとして構成するのもよい。
【００２２】
又、本発明に係る弾性補強構造の第２の態様は、前記上部支持部が前記頂版部に固定される一方、前記下部支持部の下端が前記底板部の上面に、該上面に対して水平方向でスリップ可能の非固定状態で当接されており、前記頂版部に垂直荷重が作用したとき該頂版部は、前記上部支持部により、前記弾性伸縮部が弾性圧縮して下方から支持されるようになされていることを特徴とするものである。この場合、前記下部支持部の下端に、下面が水平なスリップ面とされたスリップ板を設け、該スリップ面は、前記底版部の上面に設けられた水平なスリップ面と面接触状態を呈したものとし、両スリップ面間で水平方向でのスリップが生ずるように構成するのがよい。或いは、前記下部支持部の下端部分に、前記底版部の上面に設けられた水平転動面を転動し得る転がり球体が設けられたものとして構成するのもよい。
【００２３】
前記の各弾性補強構造において、前記頂版部は、前記貯水槽用の弾性補強支柱によって該頂版部の弾性域の範囲で支持され、且つ、該頂版部に負の曲げモーメントが発生しないように前記弾性伸縮部のバネ定数が設定されたものとして構成するのがよい。
【発明の効果】
【００２４】
(1) 本発明は、老朽化した地下埋設のコンクリート製の貯水槽をその内部で補強する弾性補強支柱が、支柱本体の下部に、貯水槽の底版部に載置される下部支持部が設けられると共に、該支柱本体の上部に、貯水槽の頂版部を下方から支持する上部支持部が設けられており、該上部支持部及び／又は下部支持部は、該支柱本体の軸線方向で弾性伸縮可能な弾性伸縮部を有する。
【００２５】
かかることから本発明によるときは、自動車荷重や地震荷重の作用によって生ずる頂版部の撓みをその弾性域での撓みに規制しながら前記上部支持部で該頂版部を下方から弾性的に支持でき、該頂版部に作用する負荷を底版部に分散できる。それ故、本発明によるときは、上部支持部が頂版部を突き上げる作用は生じても該突き上げ力によって頂版部の破損を招く恐れを極力防止できる。より具体的には、頂版部の外側部（土に面する側）にひび割れが入りその部分から頂版部の内部に水が浸入してコンクリートの中性化を招き内部鉄筋の腐食を招いて頂版部を弱体化させるといった事態を極力防止でき、貯水槽を長期に亘って効果的に補強できることとなる。
【００２６】
(2) そして、かかる補強は、特許文献１が開示するような繊維補強シートを貯水槽の内面に貼り付けて補強する補強構造に比して簡易であり、施工経済に優れる。
【００２７】
(3) 特に、前記上部支持部の上端部分に、上面が水平なスリップ面とされたスリップ板を設け、該スリップ面は、前記頂版部の下面に設けられた水平なスリップ面と面接触状態を呈し得るように構成し、或いは、前記下部支持部の下端部分に、下面が水平なスリップ面とされたスリップ板を設け、該スリップ面は、前記底版部の上面に設けられた水平なスリップ面と面接触状態を呈し得るように構成するときは、地震時に発生する大きな水平力に伴う水平方向の変位に、スリップして無理なく追随でき、地震時の水平方向の振動による支柱損傷を防止できることとなる。
【００２８】
(4) 前記上部支持部と前記下部支持部の双方に弾性伸縮部を設ける場合は、弾性補強支柱を、小さなバネ定数を有するにも関わらず大きな耐荷重を有したものとして構成でき、これによって、弾性伸縮部の破損を極力防止できることとなる。
【００２９】
(5) 本発明に係る貯水槽の弾性補強構造を、前記頂版部が、前記弾性補強支柱によって該頂版部の弾性域の範囲で支持される如くなし、且つ、該頂版部に負の曲げモーメントが発生しないように前記弾性伸縮部のバネ定数を設定するときは、老朽化した貯水槽を、より効果的に補強できることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る弾性補強構造を示す横断面図ある。
【図２】その弾性補強構造を構成する弾性補強支柱の上下の部分拡大図である。
【図３】緩衝バネ積重体を用いて構成された弾性伸縮部を示す部分拡大断面図である。
【図４】弾性補強支柱を示す斜視図である。
【図５】弾性補強構造を示す一部欠切斜視図である。
【図６】弾性補強構造を示す縦断面図である。
【図７】弾性補強支柱の下部支持部を示す斜視図である。
【図８】弾性補強支柱の上部支持部を示す斜視図である。
【図９】上部支持部を示す分解斜視図である。
【図１０】上部支持部を構成する支持板を示す斜視図である。
【図１１】弾性補強支柱を貯水槽の内部に立設状態にするに際し、下部支持部にベース部材を吊下した状態を示す斜視図である。
【図１２】その吊下状態を示す部分拡大斜視図である。
【図１３】そのベース部材を底版部にボルト固定した状態を示す側面図である。
【図１４】下部支持部とベース部材を示す斜視図である。
【図１５】立設状態にある弾性補強支柱の高さ調整が完了した状態を示す正面図である。
【図１６】支柱で補強されていない貯水槽を、その曲げモーメント図と共に示す説明図である。
【図１７】従来の支柱で貯水槽を補強した状態を、その曲げモーメント図と共に示す説明図である。
【図１８】本発明に係る弾性伸縮部で貯水槽を補強した状態を、その曲げモーメント図と共に示す説明図である。
【図１９】本発明に係る弾性補強構造の他の態様を示す斜視図である。
【図２０】本発明に係る弾性補強構造のその他の態様を示す斜視図である。
【図２１】本発明に係る弾性補強構造のその他の態様を示す斜視図である。
【図２２】弾性伸縮部のその他の態様を示す斜視図である。
【図２３】弾性伸縮部を具える弾性伸縮支柱で貯水槽を補強した状態を示す正面図である。
【図２４】弾性補強支柱の高さ調整の他の手段を示す斜視図である。
【図２５】その高さ調整手段を具える弾性補強支柱で貯水槽を補強した状態を示す正面図である。
【図２６】その高さ調整手段を具える弾性補強支柱で貯水槽を補強したその他の態様を示す正面図である。
【図２７】下部支持部にのみ弾性伸縮部が設けられてなる弾性補強支柱を用いて貯水槽を補強した状態を示す正面図である。
【図２８】下部支持部にのみ弾性伸縮部が設けられてなる弾性補強支柱を用いて貯水槽を補強したその他の態様を示す正面図である。
【図２９】下部支持部にのみ弾性伸縮部が設けられてなる弾性補強支柱を用いて貯水槽を補強したその他の態様を示す正面図である。
【図３０】下部支持部にのみ弾性伸縮部が設けられてなる弾性補強支柱を用いて貯水槽を補強したその他の態様を示す正面図である。
【図３１】上部支持部と下部支持部の双方に弾性伸縮部が設けられてなる弾性補強支柱を用いて貯水槽を補強した状態を示す正面図である。
【図３２】上部支持部と下部支持部の双方に弾性伸縮部が設けられてなる弾性補強支柱を用いて貯水槽を補強したその他の態様を示す正面図である。
【図３３】上部支持部と下部支持部の双方に弾性伸縮部が設けられてなる弾性補強支柱を用いて貯水槽を補強したその他の態様を示す正面図である。
【図３４】上部支持部と下部支持部の双方に弾性伸縮部が設けられてなる弾性補強支柱を用いて貯水槽を補強したその他の態様を示す正面図である。
【図３５】上部支持部に、頂版部の下面に設けられた水平転動面を転動し得る転がり球体を設けた場合を示す一部断面正面図である。
【図３６】従来の支柱を用いて構成された貯水槽の弾性補強構造を示す断面図である。
【図３７】その部分拡大図である。
【図３８】従来の支柱による補強構造の問題点を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００３１】
図１〜４において本発明に係る弾性補強支柱１は、老朽化した地下埋設のコンクリート製の貯水槽２の内部３に立設状態に収容されて該貯水槽２を該内部３で補強するものであり、支柱本体５の下部６に、該貯水槽２の底版部７に設置される下部支持部９が設けられると共に、該支柱本体５の上部１０に、該貯水槽２の頂版部１１を下方から支持する上部支持部１２が設けられている。
【００３２】
該上部支持部１２及び／又は該下部支持部９は、前記支柱本体５の軸線方向で弾性伸縮可能な弾性伸縮部１３を有している。本実施例においては図１〜２に示すように、弾性伸縮するのは前記上部支持部１２のみとされている。そして、前記下部支持部９は前記底版部７に固定される一方、前記上部支持部１２の上端１４が前記頂版部１１の下面１６に、該下面１６に対して水平方向でスリップ可能の非固定状態で当接されるものとなされており、前記頂版部１１に垂直荷重が作用したとき該頂版部１１は、前記上部支持部１２によって、前記弾性伸縮部１３が稍弾性圧縮して下方から支持されるようになされている。そして、前記上部支持部１２の上端部分１５に、上面が水平なスリップ面２４（前記上端１４）とされたスリップ板（以下、下のスリップ板ともいう）１８が設けられており、該スリップ面２４は、前記頂版部１１の下面に設けられた水平なスリップ面２８と面接触状態を呈し得るようになされている。
【００３３】
本実施例においては図２〜４に示すように、前記上部支持部１２の上端部分１5 にスリップ板１８が、貼着等によって固定状態に設けられている。該スリップ板１８の前記スリップ面２４は、前記頂版部１１の下面１６に貼着等によって固定状態に設けられたスリップ板（以下、上のスリップ板ともいう）１９の水平な上面としてのスリップ面２８と面接触状態を呈することができ、該上下のスリップ面２８，２４間で水平方向でのスリップが生ずるようになされている。前記非固定状態の当接は、本実施例においてはこのように、該上下のスリップ板１９，１８を介して行なわれている。
【００３４】
以下、これをより具体的に説明する。前記貯水槽２は、例えば、構築後５０年程度を経過して老朽化している、コンクリート現場打ち施工による防火水槽２ａである。該貯水槽２は図１、図５〜６に示すように、その内空横断面部２０が正方形状を呈し、底版部７と側壁部２１と頂版部１１とで構成された直方体函状を呈している。該内空横断面部２０の上下方向Ｆ１の長さと左右方向Ｆ２の長さは共に例えば２８００ｍｍ程度に設定され、該貯水槽２の延長方向Ｆ３の長さは例えば５２００ｍｍ程度に設定されている。そして前記底版部７と前記頂版部１１には、その隅角部分に位置させて、マンホール部２２と集水ピット２３とが上下対向状態で設けられている。
【００３５】
該防火水槽２ａは、構築当時の緩い設計基準や設定荷重で構築されていて、鉄筋量が少なく、又、径年変化による内部鉄筋の腐食もあって耐力低下が生じている。その頂版部１１の配筋状態は、非破壊検査では正確に判定し難いものであるが、本実施例においては例えば図１に示すように、その内側部分（下側部分）２５には鉄筋２６が必要量だけ配筋されているが、該頂版部１１の外側部分２７の内、前記中央部分２７の外側部分（上側部分）２７ａについては全く鉄筋が配筋されていない状態のものとする。なお図１においては、頂版部１１以外の部分の配筋状態の図示を省略している。
【００３６】
そして本実施例においては例えば図５〜６に示すように、３本の弾性補強支柱１，１，１が、貯水槽２の左右方向Ｆ２の中央部位において且つ前記延長方向Ｆ３に略等間隔で立設状態に収容されている。
【００３７】
該弾性補強支柱１は、図１〜４に示すように、横断面円形状を呈する鋼製の支柱本体５の下部６に、前記底版部７に載置される下部支持部９が設けられると共に、該支柱本体５の上部１０に、前記頂版部１１を下方から支持する上部支持部１２が設けられている。該弾性補強支柱１の上下長さは、前記貯水槽２の内空高さよりも１００〜２００ｍｍ程度短く設定されている。本実施例においては１３０ｍｍ程度短く設定されている。
【００３８】
該下部支持部９は本実施例においては図２、図４、図７に示すように、前記支柱本体５の外形よりも直径の大なる円板状を呈する鋼板製の下の基板２９が、前記支柱本体５と同心状態で該支柱本体５の下端３０に当接され溶接等により固定されている。そして、該下の基板２９の上面３１と前記支柱本体５の下端側の外周面３２とは、周方向に例えば９０度の角度ピッチで配設された補強リブ板３３で連結されている。又、前記下の基板２９には、隣り合う補強リブ板３３，３３間の夫々において、同一円周上で１個の下の挿通孔３５が上下方向で貫設されている。該下の挿通孔３５には、後述の支柱軸３６が挿通する。
【００３９】
又前記上部支持部１２は、本実施例においては、図２〜４、図８に示すように、前記下の基板２９と同径の円板状を呈する鋼板製の上の基板３７が、前記支柱本体５と同心状態で該支柱本体５の上端３８に当接され溶接等により固定されている。又、該上の基板３７の下面３９と前記支柱本体５の上端側の外周面４０とは、補強リブ板４１で連結されている。そして該上の基板３７には、隣り合う補強リブ板４１，４１間の夫々において、同一円周上の両側に位置させて２個の上の挿通孔４２，４２が上下方向で貫設されている。
【００４０】
又、図２〜４、図８〜１０に示すように、該上の基板３７の稍上方に位置させて、該上の基板３７と同径に形成された円板状を呈する鋼板製の支持板４３が配設されており、該支持板４３の下面４５には、図９〜１０に示すように、前記上の挿通孔４２を上下方向で挿通するガイド軸４６が下方向に突設されている。夫々のガイド軸４６は、本実施例においてはネジ軸４６ａを以って構成されており、図３に示すように、バネ部材４８である緩衝バネ積重体４７の連続挿通孔４９に挿通され該ガイド軸４６の下端部分５０が前記上の基板３７の前記上の挿通孔４２を挿通して下方に突出せしめられ、該突出した下端ネジ軸部５１にナット５２が螺合されることにより、該緩衝バネ積重体４７が、前記上の基板３７と前記支持板４３との間で所要の圧縮状態とされる。これによって上部支持部１２に、前記支柱本体５の軸線方向で弾性伸縮可能な前記弾性伸縮部１３が設けられた状態とされている。該支持板４３は、該緩衝バネ積重体４７の弾性圧縮を伴いながら更に下方向に移動可能（沈下可能）となされている。
【００４１】
かかる構成を有する弾性補強支柱１の主要部の寸法を例示すれば、前記支柱本体５の外径は約１０２ｍｍに設定される共に前記上下の基板３７，２９と前記支持板４３の径は約３５０ｍｍに設定されている。そして、前記下の挿通孔３５の孔径と、前記上の挿通孔４２の孔径は、共に約１８ｍｍに設定されている。又、前記支柱軸３６の径は約１６ｍｍに設定される共に前記ガイド軸４６の径は約１６ｍｍに設定され、前記上下の基板３７，２９及び前記支持板４３の肉厚は約６ｍｍに設定されている。
【００４２】
前記緩衝バネ積重体４７は本実施例においては図３に示すように、所要枚数の皿状バネ５３をその表裏を適宜逆にしながら積重して構成されたバネ部材４８を以て構成されており、該緩衝バネ積重体４７の上下厚さは例えば３８ｍｍ程度に設定され、前記支持板４３が該緩衝バネ積重体４７の弾性圧縮を伴いながら前記上の基板３７に向けて、最大で１０ｍｍ程度沈下可能となされている。鉛直方向の作用荷重による前記頂版部１１の下方向への最大変位量は、通常２ｍｍ程度であるため、前記支持板４３がこの程度沈下できれば何ら問題がない。
【００４３】
本実施例においては図３〜４に示すように、前記円板状の支持板４３の上面５５に例えば３ｍｍ程度の厚さを有する前記下のスリップ板１８が貼着等によって固定され、該下のスリップ板１８の上面は水平なスリップ面２４とされている。該下のスリップ板１８は、摩擦係数が小さく腐食しにくい素材を以て構成されている。例えば、ステンレス板や、上面部５６がフッ素樹脂で被覆されてなる樹脂板、全体がフッ素樹脂からなる樹脂板等を用いて構成されている。
【００４４】
次に、かかる構成を有する弾性補強支柱１を貯水槽２の内部３に立設状態とし、前記上部支持部１２で前記頂版部１１を下方から支持する施工工程を説明する。そのために図１１（Ｂ）、図３に示すように、前記頂版部１１を下方から支持すべき支持部分５７の下面１６ａ（前記頂版部１１の下面）に例えば２ｍｍ程度の厚さを有する上のスリップ板１９を貼着等によって固定する。該スリップ板１９は、摩擦係数が小さく腐食しにくい素材を以て構成され、例えば、ステンレス板や、下面部５６がフッ素樹脂で被覆されてなる樹脂板、全体がフッ素樹脂からなる樹脂板等を用いて構成されている。そして、該上のスリップ板１９の下面は水平なスリップ面２８とされている。又図１１（Ａ）に示すように、頂版部１１に固定されている前記スリップ板１９と対向する前記底版部７の上面５９の対向部位をモルタル等を塗布して整正し、該整正された設置面６０にアンカーネジ筒６１を埋設する。前記下部支持部９は、図２、図１３に示すように、該アンカーネジ筒６１に螺合される固定ボルト６２を用い、ベース部材６３を介して前記底版部７に固定される。
【００４５】
該ベース部材６３は図１４に示すように、例えば円板状を呈する鋼板製のベースプレート６５の上面６６で、前記下の基板２９に設けられている前記４個の下の挿通孔３５，３５，３５，３５を上下方向で挿通し得る前記支柱軸３６，３６，３６，３６を立設してなり、その外周縁部分６７において、同心円上で４個の固定孔６９，６９，６９，６９が、隣り合う支柱軸６９，６９の夫々に関し、その中間に位置するように設けられている。該ベースプレート６５の径は前記下の基板２９の径よりも稍大きく形成されている。そして該ベース部材６３は、図２、図１３に示すように、そのベースプレート６５を前記底版部７の上面５９に設けた前記設置面６０に設置して後、各固定孔６９を挿通する前記固定ボルト６２を前記アンカーネジ筒６１に螺合し締め付けることによって前記底版部７に固定される。
【００４６】
本実施例においては、前記下部支持部９を前記底版部７に固定するに先立って、図１１（Ａ）、図１２に示すように、前記ベース部材６３が前記下部支持部９に仮取り付けされている。この仮取り付けは、図１２に示すように、前記支柱軸３６の夫々を、前記下の基板２９に設けられている前記下の挿通孔３５（図１４）の対応のものに挿通状態として行う。その際、前記支柱軸３６には、該下の基板２９を上下から挾むための締め付けナット（本実施例においては、緩み止め機能を有する二重ナット）７０と高さ調整ナット７１を螺合しておく。図１２においては、前記支柱軸３６の下端側に該高さ調整ナット７１を螺合状態にすると共に前記締め付けナット７０を前記支柱軸３６の上端側に螺合した状態が示されている。
【００４７】
前記ベース部材６３が仮取り付けされた弾性補強支柱１を、前記マンホール部２２を通して前記貯水槽２の内部３に搬入し、図１３に示すように、前記支柱本体５が前記高さ調整ナット７１で下方から支持された立設状態とし、前記ベースプレート６５を前記底版部７の上面の前記設置面６０に設置する。この状態で、前記底版部７に埋設されているアンカーネジ筒６１に前記固定ボルト６２を螺合し締め付けると、ベースプレート６５が底版部７に固定される。そしてこの状態で、前記上部支持部１２の前記下のスリップ板１８の上面としての前記下のスリップ面２４（前記上端１４）は、前記頂版部１１の下面１６に設けた前記上のスリップ面２８の稍下方に位置する。
【００４８】
その後、図１５に示すように、前記高さ調整ナット７１，７１，７１，７１を上昇させて前記下の基板２９を持ち上げ、前記上部支持部１２を前記頂版部１１の前記上のスリップ面２８に接近させる。該上部支持部１２の上昇は、前記上下のスリップ板１９，１８間の空隙７４（図１３）がなくなるまで行ない、該上下のスリップ板１９，１８を面接触状態に当接させ、且つ、前記緩衝バネ積重体４７の夫々を稍弾性圧縮した状態となす。
【００４９】
図１５、図２は、各高さ調整ナット７１による高さ調整が完了した状態を示しており、この状態で前記の各締め付けナット７０が締め付けられ、前記下の基板２９が、前記高さ調整ナット７１と前記締め付けナット７０とにより締め付けられて所要高さに固定状態とされている。その後、図２に示すように、前記下の基板２９の下面７３と前記底版部７の上面５９との間にコンクリートやモルタル等の充填材７５を充填し、該充填材７５の硬化によって、該下の基板２９を該底版部７に安定状態に固定する。
【００５０】
この状態で前記頂版部１１が下方に撓み変形した場合、前記支持板４３は、図２に矢印で示すように、前記緩衝バネ積重体４７の弾性圧縮を伴って該頂版部１１を支持したまま下方向に移動（沈下）できる。又本実施例においては、上下のスリップ面２８，２４間で、水平方向での滑りが生ずる。
【００５１】
かかる施工工程を経て、図１、図５〜６に示す貯水槽の弾性補強構造７６が構成されるのであるが、ここで、該弾性補強構造７６を構成する弾性補強支柱１による貯水槽２の補強作用を、特許文献１記載の補強構造における支柱の補強作用との対比で、図１６〜１８に基づいて、模式化して説明する。
【００５２】
図１６（Ａ）は、貯水槽２が何ら補強されていない状態を示し、図１６（Ｂ）は、貯水槽２の頂版部１１を、両端の支点７７，７８で支持された連続梁７９で模式化した図である。該頂版部１１には、繰り返しの自動車荷重や、地震時の大きな垂直荷重の作用によって図１６（Ｃ）に示すように、大きな正の曲げモーメントＭ１が発生している。かかる大きな曲げモーメントＭ１が繰り返して発生すると、該頂版部１１が下に向けて円弧状に大きく撓んでその中央の内側部（下面側）にひび割れが生じて該頂版部１１の破損を招く恐れがある。
【００５３】
図１７（Ａ）は、特許文献１記載の補強構造における補強状態を示し、図１７（Ｂ）は、貯水槽２の頂版部１１を連続梁７９で模式化すると共に、その両端と中央部位が支点８０，８１，８２で支持された状態を示しており、中央の支点８２は、支柱８３の上端８５による支持状態を示している。該支柱８３の上下長さが変わらないために、地震時の大きな垂直荷重の作用によって大きな突き上げ力が発生している。そして、頂版部１１の、該支柱８３の上端８５による支持部分８６に負の曲げモーメントＭ２が発生し（図１７（Ｃ））、該支持部分８６の両側部分８７，８８には正の曲げモーメントＭ３，Ｍ４が発生している（図１７（Ｃ））。かかる負の曲げモーメントＭ２が繰り返して発生すると、頂版部１１の外側部分（上側部分）に鉄筋が存在しないことから（図３６）、該頂版部１１の外側部分（上側部分）にひび割れが入り易く、このようにひび割れが入ると、その部分から頂版部１１の内部に水が浸入してコンクリートの中性化を招き、頂版部１１の内側部分に配筋されている鉄筋（図３６）の腐食を招いて頂版部１１を弱体化させ、頂版部の崩落を招く危険もある。
【００５４】
図１８（Ａ）は、前記弾性補強支柱１による補強状態を示しており、図１８（Ｂ）は、貯水槽２の頂版部１１を連続梁７９で模式化している。そして、該連続梁７９の両端が支点８９，９０で支持されると共に、中央部位が、前記上部支持部（前記弾性伸縮部１３が設けられている）１２からなる支点８４で弾性的に支持されている。該頂版部１１に、地震時の大きな垂直荷重が作用した場合、該頂版部１１が、該弾性補強支柱１の前記弾性伸縮部１３によって弾性的に所要の突き上げ力で支持される。該突き上げ力は、前記支持部分８６の破壊を招かないように、施工現場に合わせて所要に調整されるものであり、前記弾性伸縮部１３のバネ定数を変化させることによって調整できる。バネ定数を大きくすれば突き上げ力を大きくでき、バネ定数を小さくすれば突き上げ力を小さくできる。
【００５５】
このように、前記弾性伸縮部１３による突き上げ力が所要に設定されているため、前記頂版部１１には、正の曲げモーメントＭ５及びＭ６は発生するが、負の曲げモーメントは発生しない。乃至、負の曲げモーメントが発生しても、できるだけ小さく抑えられた状態となし得る。そして、この正の曲げモーメントＭ５，Ｍ６は、補強されていない状態における最大曲げモーメントＭ１ａ（図１６（Ｃ））よりも小さい。かかることから前記補強構造によるときは、地震時の大きな垂直荷重が作用した場合にも、支柱の上端が頂版部１１を突き上げて頂版部の外側部に有害なひび割れを発生させたり該頂版部１１を破壊してしまう等の、頂版部１１の損傷を防止できる。これによって、貯水槽２が適切に補強されることとなる。
【００５６】
図１６、図１７、図１８から分かることは、要するに、老朽化した貯水槽２を支柱で補強するに際しては、頂版部１１の撓みを、該頂版部１１に元々存在している鉄筋やコンクリートで抵抗できる弾性域での撓みに規制する必要があるということである。そのためには、特許文献１におけるように頂版部１１を支柱で単に支持すればよいというものではなく、該弾性域を超える撓みを阻止できるように、頂版部１１を、その破損を招かない所要の突き上げ力で弾性的に支持して、該頂版部１１に作用する負荷を底版部７に分散させる必要があるということである。
【００５７】
又地震時には、大きな水平力に伴う水平方向の変位も生ずるが、前記上部支持部１２の有する前記弾性伸縮部１３が水平方向である程度弾性変形できることや、前記支柱本体５が水平方向である程度弾性変形できることから、前記弾性補強支柱１１は、これらの弾性変形によって該水平方向の変位にある程度は追随できる。特に本実施例においては、上下のスリップ面２８，２４間で水平方向でのスリップが生ずる構成が採用されているため、該スリップによって、該水平方向での変位に無理なく追随でき、地震時の水平方向の振動による支柱損傷を効果的に防止できることとなる。
【００５８】
図１９、図２０、図２１は前記弾性補強支柱１を用いる弾性補強構造７６の他の態様を示すものであり、補強せんとする貯水槽２の構成と、その内部３で立設される弾性補強支柱１の配置状態が異なっている。図１９に示す弾性補強構造７６にあっては、貯水槽２が、平面視で正方形状を呈する直方体函状を呈している。その内部３には、４本の弾性補強支柱１，１，１，１が、頂版部１１の中央部分に位置させて、且つ、正方形の各頂点に位置させて立設されている。これによって頂版部１１は、弾性伸縮部１３を有する上部支持部１２で下方から支持された状態にある。図２０に示す弾性補強構造７６にあっては、貯水槽２が、直方体函状を呈すると共にその内部３が、中間の隔壁部９１によって左右の貯水槽部９２，９３に二分割されている。各貯水槽部９２，９３において、その内部の中央部で前記弾性補強支柱１，１が立設されている。これによって頂版部１１は、弾性伸縮部１３を有する上部支持部１２で下方から支持された状態にある。又、図２１に示す弾性補強構造７６にあっては、貯水槽２が円筒状に構成されている。その内部３の、頂版部１１の中央部分に位置させて、同心円上で４本の弾性補強支柱１，１，１，１が９０度の角度ピッチで立設されている。これによって頂版部１１は、弾性伸縮部１３を有する上部支持部１２で下方から支持されている。
【実施例２】
【００５９】
本発明は、前記実施例で示したものに限定されるものでは決してなく、「特許請求の範囲」の記載内で種々の設計変更が可能であることはいうまでもない。その一例を挙げれば次のようである。
【００６０】
(1) 図２２〜２３は、弾性伸縮部１３が設けられた上部支持部１２の他の態様を示すものであり、前記と同様構成の上の基板３７と支持板４３との間の中央部分に、バネ部材４８である、軸線が上下方向のコイルバネ９５が介装されている。本実施例においては、該コイルバネ９５の上下方向に延長する孔部９６の上下の端部分９７，９９に、前記支持板４３の下面４５の中央部で下方に突設された円柱状支持軸１００と、前記上の基板３７の上面１０１の中央部で立設された円柱状支持軸１０２が挿通されることによって該コイルバネ９５が位置固定されている。又前記支持板４３の下面４５には、前記コイルバネ９５を取り囲むように、例えば４本のガイド軸１０３が同一円周上で下方向に突設されている。
【００６１】
夫々のガイド軸１０３の下端部分１０５は、前記上の基板３７に設けられた挿通孔１０６に挿通されて該上の基板３７の下方に突出せしめられ、該突出した下端ネジ軸部１０７にナット１０９が螺合されることにより、前記コイルバネ９５が前記上の基板３７と前記支持板４３との間で所要の圧縮状態とされている。これによって上部支持部１２に、前記支柱本体５の軸線方向で弾性伸縮可能な弾性伸縮部１３が設けられている。かかる構成を有する弾性伸縮部１３を構成する前記コイルバネ９５の上下方向の長さは例えば３０ｃｍに設定され、コイルバネ９５を構成する線材の径は２０〜３０ｍｍに設定される。
【００６２】
図２３は、かかる構成を有する上部支持部１２を具える弾性補強支柱１を貯水槽２の内部３に立設した状態を示しており、その下部支持部９は、前記と同様の施工工程を経て底版部７に固定されている。又前記と同様にして、頂版部１１の下面１６に固定された上のスリップ板１９の下面である水平なスリップ面２８と前記支持板４３の上面５５に固定された下のスリップ板１８の上面である水平なスリップ面２４とが面接触状態とされて、該上下のスリップ面２８，２４間で水平方向でのスリップが生ずるようになされている。これにより、該上下のスリップ板１９，１８を介して、前記上部支持部１２の上端１５が前記頂版部１１の下面１６に非固定状態に当接された状態にあり、前記上部支持部１２が、前記弾性伸縮部１３が稍弾性圧縮した状態で前記頂版部１１を下方から支持している。
【００６３】
(2) 図２４〜２６は、立設した弾性補強支柱１の高さ調整を行なう他の手段を示すものであり、前記支柱本体５を、下側支柱本体５ａと上側支柱本体５ｂとに２分割すると共に、該下側支柱本体５ａは、内側にネジ部１１０が設けられたネジ筒部１１１として構成し、該ネジ筒部１１１は、前記下の基板２９の上面３１の中央部で立設されている。そして、該上側支柱本体５ｂの下端部分は、外側にネジ部１１２が設けられたネジ軸部１１３とし、該ネジ軸部１１３を該ネジ筒部１１１に螺合して前記上側支柱本体５ｂを所要に回転させることにより前記上部支持部１２の高さを調整可能となされている。図２５、図２６は、かかる高さ調整手段を具える弾性補強支柱１を立設して、頂版部１１を上部支持部１２で支持した状態を示しており、下部支持部９の下の基板２９が前記底版部７の上面５９に、固定ボルト６２を用いて直接固定されている。
【００６４】
その他、立設した弾性補強支柱１の高さ調整は、例えば前記下の基板２９と前記ベースプレート６５との間にライナープレートの所要枚数を積重して介在させたり、或いは、該下の基板２９と該ベースプレート６５との間に楔を打ち込むこと等によって調整することもできる。
【００６５】
(3) 図２７〜３０は、弾性補強支柱１のその他の態様をその使用状態と共に示す説明図である。
【００６６】
図２７、図２８は、緩衝バネ積重体４７を用いて構成された弾性伸縮部１３を具える上部支持部を有する前記弾性補強支柱１（図１〜２）を上下逆にして、貯水槽２の内部３で立設状態とし、該弾性補強支柱１で頂版部１１を下方から支持した状態を示している。又図２９、図３０は、コイルバネ９５を用いて構成された弾性伸縮部１３を具える上部支持部が設けられてなる弾性補強支柱１（例えば図２３）を上下逆にして貯水槽２の内部３で立設状態とし、該弾性補強支柱１で頂版部１１を下方から支持した状態を示している。この場合は、下部支持部９に弾性伸縮部１３が設けられている。
【００６７】
図２７〜３０においては、弾性補強支柱１の上部支持部１２が頂版部１１に固定されている。そして、該弾性補強支柱１の下部支持部９は、底版部７の上面５９との間に介在された、例えば図２７（Ｂ）に示す上下のスリップ板１９，１８による上下のスリップ面２８，２４間で、水平方向でのスリップが生ずるようになされており、該下部支持部９の下端９４が前記底版部７の上面５９に非固定状態に当接されている。該下の滑り板１８は、底版部７の上面５９に固定される一方、該上の滑り板１９は該下部支持部９の下面１１５に固定されている。このように上下のスリップ板１９，１８を底版部７側に設ける場合も、上下のスリップ面２８，２４間の水平方向でのスリップによって支柱損傷を防止できる。
【００６８】
弾性補強支柱１をこのように上下逆にして立設する場合、前記高さ調整は、例えば図２５、図２６に基づいて説明したところと同様に、支柱本体５を適宜回転操作して行なうこともできる（図２８、図３０）。
【００６９】
(4) 図３１〜３２、図３３〜３４は、弾性補強支柱１の上部支持部１２及び下部支持部９が共に、支柱本体５の軸線方向で弾性伸縮可能な弾性伸縮部１３，１３を有する如く構成された場合を示すものである。図３１〜３２においては、弾性伸縮部１３が前記緩衝バネ積重体４７を用いて構成されており、図３３〜３４においては、前記コイルバネ９５を用いて構成されている。このように構成する場合は、弾性補強支柱１の前記弾性補強支柱１３を、全体として小さなバネ定数を有するにも関わらず大きな耐荷重を有したものとして構成でき、該弾性伸縮部１３の破損を極力防止できる利点がある。
【００７０】
そして、前記上部支持部１２又は前記下部支持部９の何れか一方が底版部７又は頂版部１１に固定され、他方は、好ましくは、例えば図３１（Ｂ）に示すように、上下のスリップ板１９，１８を介在させて該上下のスリップ板１９，１８間で水平方向のスリップが生ずるように構成するのがよい。又、前記弾性補強支柱１の高さ調整は、例えば、図２４〜２６に基づいて説明したところと同様に、前記支柱本体５を適宜回転操作して行なう。
【００７１】
(5) 前記上部支持部１２や前記下部支持部９に弾性伸縮部１３を設ける場合、該弾性伸縮部１３を構成するバネ部材４８としては、前記頂版部１１を所要に弾性的に支持できるものであれば、前記したものに特定されない。又、前記上部支持部１２と前記下部支持部９が共に弾性伸縮部１３を有する場合、上下の弾性伸縮部１３，１３を構成するバネ部材４８，４８は、異なる構成のものであってもよい。
【００７２】
(6) 図３５は、前記上部支持部１２の上端部分１１６に、前記頂版部１１の下面１６に設けられた水平転動面１１４を転動し得る転がり球体１１７の多数個を、分散状態に設けた場合を示している。該水平転動面１１４は、本実施例においては図３５に示すように、前記頂版部１１の下面１６に硬質水平板１１９を貼着等によって固定して設けられている。該硬質水平板１１９は、例えばステンレス板を以て構成できる。かかる構成は、前記底版部７に対しても応用できる。転がり球体１１７が水平転動面１１４を転動し得るようにしたかかる構成も、本発明においては、前記した、水平方向でスリップ可能の非固定状態で当接すること、に該当する。
【００７３】
(7) 本発明に係る弾性伸縮構造において、前記した上下のスリップ板１９，１８は、その何れか一方が省略されることがある。その他、地震時の水平方向の振動によって弾性補強支柱が損傷しにくいものであれば、かかる上下のスリップ板１９，１８（即ち、上下のスリップ面２８，２４）が省略されることもある。
【００７４】
(8) 前記支柱本体５は、コンクリート製とされることもある。
【００７５】
(9) 前記老朽化した貯水槽は、前記弾性補強支柱１を用いて補強すると、前記のように効果的に貯水槽を補強できるのであるが、元々貯水槽に存していた部分的な初期欠陥等に起因して、地震時等において、漏水の原因となるひび割れや欠損が発生する場合が考えられる。このようなことが予想される場合は、頂版部を除く貯水槽内部に、弾性伸縮性を有する防水膜層を形成すると、漏水の恐れをより一層効果的に防止できることになる。かかる防水膜層は、例えばシリコン系やアスファルト系等の樹脂を吹き付けたり、こて塗りすることによって、或いは、ゴムシートを貼着すること等によって構成できる。
【００７６】
(10)本発明において、前記上下のスリップ面２８，２４間で水平方向でのスリップが生ずるように構成する場合、前記弾性伸縮部１３が存する側に該上下のスリップ面を設けることの他、弾性伸縮部を有さない上部支持部１２側、又は下部支持部９側に該上下のスリップ面を設けることとしてもよい。
【００７７】
(11)本発明が補強の対象とする老朽化貯水槽は、プレキャストコンクリートブロックを組み立てて構築したものであってもよい。又、頂版部１１に正常に配筋されている老朽化貯水槽であってもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１ 弾性補強支柱
２ 貯水槽
３ 貯水槽の内部
５ 支柱本体
７ 底版部
９ 下部支持部
１１ 頂版部
１２ 上部支持部
１３ 弾性伸縮部
１８ 下のスリップ板
１９ 上のスリップ板
２４ 下のスリップ面
２５ 内側部分
２６ 鉄筋
２８ 上のスリップ面
２９ 下の基板
３７ 上の基板
６３ ベース部材
７６ 弾性補強構造
１１４ 水平転動面
１１６ 上端部分
１１７ 転がり球体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、老朽化した地下埋設のコンクリート製防火水槽等のコンクリート製貯水槽をその内部で効果的に補強して該貯水槽の使用期間を延長させ得る貯水槽用の弾性補強支柱に関するものであり、又、これを用いる貯水槽の弾性補強構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば構築後５０年程度を経過して老朽化したコンクリート製防火水槽等、老朽化した地中埋設の既存のコンクリート製貯水槽は、当時の緩い設計基準や設定荷重で構築されていて鉄筋量が少なく元々強度が弱かったことに加え、経年変化による内部鉄筋の腐食もあって、耐力低下が生じていた。取り分け道路下に設置された貯水槽にあっては、通過車両の大型化による疲労に伴ってひび割れが進行しており、貯水槽の頂版部や側壁部が破損する恐れも高かった。そしてこれらの老朽化貯水槽は、特に地震発生時において、その頂版部が下に向けて円弧状に大きく撓む場合が生じ、この撓みによって、地震時の作用荷重によるひび割れが生じ、ひび割れによる漏水に伴って災害時に必要な貯水がないという不安も抱えていた。又ときには、かかるひび割れに起因して頂版部や側壁部の破損が一気に生じて貯水槽が陥没し、貯水槽上部の道路が使用できなくなる事態を招来することともなった。
【０００３】
そこで、このような老朽化貯水槽については、これを取り壊して新規に構築するのが一般的であったが、近年、施工経済の面から、老朽化貯水槽に適宜の補強を施した上で更に長期間に亘って使用できるようにして欲しいとの要望がでてきている。
【０００４】
そのための補強構造の一例として、ひび割れ等のコンクリートの欠陥箇所に断面修復等の補修を行なった後に、繊維補強シートを貯水槽の内面に貼り付けて補強する補強構造が特許文献１で提案されている。しかし、繊維補強シートは非常に高価であるために施工コストの大幅な上昇を招く問題があったばかりか、湿度の高い環境下でコンクリート面にエポキシ樹脂等の接着剤を塗布して繊維補強シートを固定しなければならないことから施工品質にも不安があった。又、繊維補強シートを貼り付けた後の接着剤の養生期間が必要であって工期を短縮できなかった。加えてこの種の貯水槽は、現場打ち施工によるものであって、板材を並べて形成した型枠にコンクリートを打設して構築していたが、その型枠に段差や歪みが生じていたため、補強シートをコンクリート面に貼り付ける際には段差の修復施工を余分に行なわなければならない等、現場での微調整を要した。このように、繊維補強シートを貼り付ける補強構造には、相当な労力とコストを要したばかりか工期が長引き、又、施工品質にも不安がある等、種々の課題が残されていた。
【０００５】
又、老朽化したコンクリート製貯水槽を支柱を用いて貯水槽の内部で補強せんとする補強構造として特許文献２記載のものが提案されている。この補強構造は図３６〜３７に示すように、老朽化した貯水槽ｐを、該貯水槽ｐの底版部ｂの上面ｃで立設された１本乃至複数本の鋼製の支柱ａを用いてその上端部ｕで頂版部ｄを下方から支持して補強する構成のものであった。このように、老朽化した貯水槽ｐをその内部で補強する場合は、貯水槽ｐをその外部で補強するのとは異なり、掘削が不要で交通遮断をしなくてもよく、老朽化貯水槽の補強施工を簡易に行なうことができる利点があった。
【０００６】
この補強構造をより具体的に説明する。前記支柱ａは、図３７に示すように、前記底版部ｂの上面ｃから前記頂版部ｄの下面ｅまでの貯水槽内空高さよりも低く、該底版部ｂの上面ｃに形成する補強コンクリート部ｆの上面ｇから前記頂版部ｄの下面ｅまでの補強後の貯水槽内空高さよりも高い高さに設定されている。そして該支柱ａを立設するに際しては、該支柱ａの上端ｈを、上フランジｊを介して前記頂版部ｄの下面ｅに所定本数のボルトｋで固定すると共に、該支柱ａの下フランジｍを、前記底版部ｂの上面ｃに該上面ｃから離間させた位置で所定本数のボルトｎで固定し、且つ、前記補強コンクリート部ｆで前記下フランジｍを巻いていた。
【０００７】
かかる支柱ａを用いる前記補強構造によるときは、特許文献２の記載によれば、上載荷重が作用する貯水槽の頂版部ｄを支柱ａによって貯水槽の底版部ｂで支持できるため、頂版部ｄに作用する曲げ応力を低減でき、老朽化した地下埋設の貯水槽を内部で効果的に補強でき、これによって、貯水槽の耐力を向上させて貯水槽の破損を抑制でき、老朽化貯水槽の使用期間を延長させ得ることに寄与できる、とされている。
【０００８】
しかしながら、補強の対象となる貯水槽が、例えば構築後５０年程度経過している老朽化したコンクリート製貯水槽である場合は、特許文献２記載の補強構造によっても所要の補強効果を達成できない場合があった。このような場合についてより具体的に説明する。老朽化した貯水槽に対して補修や補強を行なう場合は、それに先立って、貯水槽内の水を抜いて各部の部材厚さや劣化状態、鉄筋量等の調査を行なうのであるが、これらの古い貯水槽にあっては、通常設計図が残っていない。そのため、貯水槽の内側から非破壊検査を行なうことが行なわれている。
【０００９】
しかしながら、調査の限界として、非破壊検査では、構造部の土に面する側（外側部分）における鉄筋の径や配筋ピッチ、部材厚さ方向で見た鉄筋の位置が判明しない場合が往々にしてある。そして、このような古い時代の貯水槽にあっては、当時は鉄筋（鋼材）が高価であったこともあり、鉄筋が必要最小限度しか入っていない場合があった。例えば貯水槽の頂版部について言えば、上載荷重の作用による曲げ応力については検討されていたが、色々な荷重の作用をもたらす地震荷重についてはそれほど考慮されておらず、経済性を重視した設計となっていた。そのため、頂版部の内側部分には鉄筋が必要量だけ配筋されてはいたが、頂版部の平面視の中央部分の外側部分（上側部分）については全く鉄筋を入れないか、或いは配筋状態が疎とされる等、必要最小限度にしか配筋されていない場合があった。
【００１０】
図３６は、そのような老朽化貯水槽ｐの一例を示すものであり、その頂版部ｄの内側部分ｑには鉄筋ｒが必要量だけ配筋されているが、頂版部ｄの平面視の中央部分ｓの外側部分（上側部分）ｔにあっては、鉄筋が全く配筋されていない。そして、このような配筋状態は、貯水槽の内側からは、前記したように非破壊検査では判定できないものである。
【００１１】
このように頂版部ｄの配筋状態を判定できないことから、特許文献２の補強構造が、かかる老朽化貯水槽ｐの補強に用いられる場合も考えられる。図３６は、かかる補強構造の頂版部ｄの前記中央部分ｓを前記支柱ａで支持した状態を示す。この支持状態で頂版部ｄには、支柱ａの上端部ｕで上向きの反力が発生する。その結果、該上端部ｕによって支持される支持部分ｖにおいては頂版部ｄが上に突の突き上げ状態で支持される共に、その両側部分ｗ，ｗにおいては下に突の曲げ変形が生ずる。
【００１２】
これについてより詳しく説明する。該頂版部ｄに作用する上載荷重が、盛土や通常の自動車走行による荷重である等、通常の上載荷重程度であるときは、この反力による影響は特にないとしても、地震時の大きな垂直荷重の作用によって大きな上下方向の振動が生じた場合は、該支柱ａの上端部ｕが頂版部ｄを大きく突き上げる現象が生ずるのである。
【００１３】
かかる突き上げる現象が生じた場合は、図３８に模式的に示すように、支柱ａの上端部ｕで支持される支持部分ｖに上に突の曲げ変形が生じ、その両側部分ｗ，ｗにおいては、頂版部ｄが下に突の曲げ変形が生ずる。この下に突の曲げ変形に対しては、前記頂版部ｄの内側部分（下側部分）ｑに配筋されている前記鉄筋ｒ（図３６）で抵抗できる。しかしながら、該上に突の曲げ変形部分ｙにおいては、頂版部ｄの外側部分（上側部分）ｔに鉄筋が存在しないことから、繰り返し荷重が加わることによって、頂版部ｄの外側部（土に面する側）ｚにひび割れａ１が入り易かった。このようにひび割れａ１が入ると、その部分から頂版部ｄの内部に水が浸入してコンクリートの中性化を招き、頂版部ｄの内側部分（図３５の下側部分）ｑに配筋されている鉄筋ｒ（図３６）の腐食を招いて頂版部ｄを弱体化させ、頂版部の崩落を招く危険もあった。
【００１４】
このように、老朽化貯水槽の配筋状態によっては、支柱で補強することが却って貯水槽の耐力低下を招来する原因となる問題があったのである。
【００１５】
又、特許文献２記載の支柱ａは、その上端と下端が共に頂版部ｄ、底版部ｂにボルト固定される構成であったため、地震時に発生する水平方向の力や、回転方向の力（下端が底版部ｂに固定されて立設状態にある支柱の上端を、該支柱を垂直面内で傾動させるように移動させる力）により、支柱に亀裂や屈曲等の損傷が生じて支柱の強度低下を招き、甚だしいときには支柱が破壊されてしまい、支柱が本来の補強機能を果たさなくなる恐れがあった。そればかりか、支柱の破壊に伴う道路の陥没等により通行不可となるような二次災害が発生する可能性もあった。そして、支柱が変形したり破壊した場合はその取り替えが必要となるが、支柱の下端部分を前記のように補強コンクリート部ｆで巻く場合はその取り替え作業は大変であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００５−４８３９９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８９８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、前記従来の問題点に鑑みて開発されたものであり、老朽化した地下埋設のコンクリート製の貯水槽をその内部で支柱を立設して補強する場合において、頂版部の撓みをその弾性域での撓みに規制しながら該頂版部に作用する負荷を底版部に分散することを基本として、老朽化した貯水槽を簡易且つ効果的に補強可能とする貯水槽用の弾性補強支柱の提供を課題とするものである。又、該弾性補強支柱の補強機能が有効に発揮され得る貯水槽の弾性補強構造の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記課題を解決するため本発明は以下の手段を採用する。
即ち本発明に係る貯水槽用の弾性補強支柱（以下弾性補強支柱という）の基本態様は、コンクリート製の貯水槽の内部に立設状態に収容されて該貯水槽をその内部で補強する弾性補強支柱であって、支柱本体の下部に、貯水槽の底版部に設置される下部支持部が設けられると共に、該支柱本体の上部に、貯水槽の頂版部を下方から支持する上部支持部が設けられており、該上部支持部及び／又は該下部支持部は、前記支柱本体の軸線方向で弾性伸縮可能な弾性伸縮部を有することを特徴とするものである。
【００１９】
該貯水槽用の弾性補強支柱において、前記上部支持部の上端部分に、上面が水平なスリップ面とされたスリップ板を設け、該スリップ面は、前記頂版部の下面に設けられた水平なスリップ面と面接触状態を呈し得るように構成するのがよい。或いは、前記下部支持部の下端部分に、下面が水平なスリップ面とされたスリップ板を設け、該スリップ面は、前記底版部の上面に設けられた水平なスリップ面と面接触状態を呈し得るように構成するのがよい。
【００２０】
前記基本態様の貯水槽用の弾性補強支柱において、前記上部支持部の上端部分に、前記頂版部の下面に設けられた水平転動面を転動し得る転がり球体が設けられたものとして構成することもできる。或いは、前記下部支持部の下端部分に、前記底版部の上面に設けられた水平転動面を転動し得る転がり球体が設けられたものとして構成することもできる。
【００２１】
本発明に係る貯水槽の弾性補強構造（以下弾性補強構造という）の第１の態様は、前記基本態様の貯水槽用の弾性補強支柱を用いる貯水槽の弾性補強構造であって、前記下部支持部が前記底版部に固定される一方、前記上部支持部の上端が前記頂版部の下面に、該下面に対して水平方向でスリップ可能の非固定状態で当接されており、前記頂版部に垂直荷重が作用したとき該頂版部は、前記上部支持部により、前記弾性伸縮部が弾性圧縮して下方から支持されるようになされているものである。この場合、前記上部支持部の上端部分に、上面が水平なスリップ面とされたスリップ板を設け、該スリップ面は、前記頂版部の下面に設けられた水平なスリップ面と面接触状態を呈したものとし、両スリップ面間で水平方向でのスリップが生ずるように構成するのがよい。或いは、前記上部支持部の上端部分に、前記頂版部の下面に設けられた水平転動面を転動し得る転がり球体が設けられたものとして構成するのもよい。
【００２２】
又、本発明に係る弾性補強構造の第２の態様は、前記上部支持部が前記頂版部に固定される一方、前記下部支持部の下端が前記底板部の上面に、該上面に対して水平方向でスリップ可能の非固定状態で当接されており、前記頂版部に垂直荷重が作用したとき該頂版部は、前記上部支持部により、前記弾性伸縮部が弾性圧縮して下方から支持されるようになされていることを特徴とするものである。この場合、前記下部支持部の下端に、下面が水平なスリップ面とされたスリップ板を設け、該スリップ面は、前記底版部の上面に設けられた水平なスリップ面と面接触状態を呈したものとし、両スリップ面間で水平方向でのスリップが生ずるように構成するのがよい。或いは、前記下部支持部の下端部分に、前記底版部の上面に設けられた水平転動面を転動し得る転がり球体が設けられたものとして構成するのもよい。
【００２３】
前記の各弾性補強構造において、前記頂版部は、前記貯水槽用の弾性補強支柱によって該頂版部の弾性域の範囲で支持され、且つ、該頂版部に負の曲げモーメントが発生しないように前記弾性伸縮部のバネ定数が設定されたものとして構成するのがよい。
【発明の効果】
【００２４】
(1) 本発明は、老朽化した地下埋設のコンクリート製の貯水槽をその内部で補強する弾性補強支柱が、支柱本体の下部に、貯水槽の底版部に載置される下部支持部が設けられると共に、該支柱本体の上部に、貯水槽の頂版部を下方から支持する上部支持部が設けられており、該上部支持部及び／又は下部支持部は、該支柱本体の軸線方向で弾性伸縮可能な弾性伸縮部を有する。
【００２５】
かかることから本発明によるときは、自動車荷重や地震荷重の作用によって生ずる頂版部の撓みをその弾性域での撓みに規制しながら前記上部支持部で該頂版部を下方から弾性的に支持でき、該頂版部に作用する負荷を底版部に分散できる。それ故、本発明によるときは、上部支持部が頂版部を突き上げる作用は生じても該突き上げ力によって頂版部の破損を招く恐れを極力防止できる。より具体的には、頂版部の外側部（土に面する側）にひび割れが入りその部分から頂版部の内部に水が浸入してコンクリートの中性化を招き内部鉄筋の腐食を招いて頂版部を弱体化させるといった事態を極力防止でき、貯水槽を長期に亘って効果的に補強できることとなる。
【００２６】
(2) そして、かかる補強は、特許文献１が開示するような繊維補強シートを貯水槽の内面に貼り付けて補強する補強構造に比して簡易であり、施工経済に優れる。
【００２７】
(3) 特に、前記上部支持部の上端部分に、上面が水平なスリップ面とされたスリップ板を設け、該スリップ面は、前記頂版部の下面に設けられた水平なスリップ面と面接触状態を呈し得るように構成し、或いは、前記下部支持部の下端部分に、下面が水平なスリップ面とされたスリップ板を設け、該スリップ面は、前記底版部の上面に設けられた水平なスリップ面と面接触状態を呈し得るように構成するときは、地震時に発生する大きな水平力に伴う水平方向の変位に、スリップして無理なく追随でき、地震時の水平方向の振動による支柱損傷を防止できることとなる。
【００２８】
(4) 前記上部支持部と前記下部支持部の双方に弾性伸縮部を設ける場合は、弾性補強支柱を、小さなバネ定数を有するにも関わらず大きな耐荷重を有したものとして構成でき、これによって、弾性伸縮部の破損を極力防止できることとなる。
【００２９】
(5) 本発明に係る貯水槽の弾性補強構造を、前記頂版部が、前記弾性補強支柱によって該頂版部の弾性域の範囲で支持される如くなし、且つ、該頂版部に負の曲げモーメントが発生しないように前記弾性伸縮部のバネ定数を設定するときは、老朽化した貯水槽を、より効果的に補強できることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る弾性補強構造を示す横断面図ある。
【図２】その弾性補強構造を構成する弾性補強支柱の上下の部分拡大図である。
【図３】緩衝バネ積重体を用いて構成された弾性伸縮部を示す部分拡大断面図である。
【図４】弾性補強支柱を示す斜視図である。
【図５】弾性補強構造を示す一部欠切斜視図である。
【図６】弾性補強構造を示す縦断面図である。
【図７】弾性補強支柱の下部支持部を示す斜視図である。
【図８】弾性補強支柱の上部支持部を示す斜視図である。
【図９】上部支持部を示す分解斜視図である。
【図１０】上部支持部を構成する支持板を示す斜視図である。
【図１１】弾性補強支柱を貯水槽の内部に立設状態にするに際し、下部支持部にベース部材を吊下した状態を示す斜視図である。
【図１２】その吊下状態を示す部分拡大斜視図である。
【図１３】そのベース部材を底版部にボルト固定した状態を示す側面図である。
【図１４】下部支持部とベース部材を示す斜視図である。
【図１５】立設状態にある弾性補強支柱の高さ調整が完了した状態を示す正面図である。
【図１６】支柱で補強されていない貯水槽を、その曲げモーメント図と共に示す説明図である。
【図１７】従来の支柱で貯水槽を補強した状態を、その曲げモーメント図と共に示す説明図である。
【図１８】本発明に係る弾性伸縮部で貯水槽を補強した状態を、その曲げモーメント図と共に示す説明図である。
【図１９】本発明に係る弾性補強構造の他の態様を示す斜視図である。
【図２０】本発明に係る弾性補強構造のその他の態様を示す斜視図である。
【図２１】本発明に係る弾性補強構造のその他の態様を示す斜視図である。
【図２２】弾性伸縮部のその他の態様を示す斜視図である。
【図２３】弾性伸縮部を具える弾性伸縮支柱で貯水槽を補強した状態を示す正面図である。
【図２４】弾性補強支柱の高さ調整の他の手段を示す斜視図である。
【図２５】その高さ調整手段を具える弾性補強支柱で貯水槽を補強した状態を示す正面図である。
【図２６】その高さ調整手段を具える弾性補強支柱で貯水槽を補強したその他の態様を示す正面図である。
【図２７】下部支持部にのみ弾性伸縮部が設けられてなる弾性補強支柱を用いて貯水槽を補強した状態を示す正面図である。
【図２８】下部支持部にのみ弾性伸縮部が設けられてなる弾性補強支柱を用いて貯水槽を補強したその他の態様を示す正面図である。
【図２９】下部支持部にのみ弾性伸縮部が設けられてなる弾性補強支柱を用いて貯水槽を補強したその他の態様を示す正面図である。
【図３０】下部支持部にのみ弾性伸縮部が設けられてなる弾性補強支柱を用いて貯水槽を補強したその他の態様を示す正面図である。
【図３１】上部支持部と下部支持部の双方に弾性伸縮部が設けられてなる弾性補強支柱を用いて貯水槽を補強した状態を示す正面図である。
【図３２】上部支持部と下部支持部の双方に弾性伸縮部が設けられてなる弾性補強支柱を用いて貯水槽を補強したその他の態様を示す正面図である。
【図３３】上部支持部と下部支持部の双方に弾性伸縮部が設けられてなる弾性補強支柱を用いて貯水槽を補強したその他の態様を示す正面図である。
【図３４】上部支持部と下部支持部の双方に弾性伸縮部が設けられてなる弾性補強支柱を用いて貯水槽を補強したその他の態様を示す正面図である。
【図３５】上部支持部に、頂版部の下面に設けられた水平転動面を転動し得る転がり球体を設けた場合を示す一部断面正面図である。
【図３６】従来の支柱を用いて構成された貯水槽の弾性補強構造を示す断面図である。
【図３７】その部分拡大図である。
【図３８】従来の支柱による補強構造の問題点を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００３１】
図１〜４において本発明に係る弾性補強支柱１は、老朽化した地下埋設のコンクリート製の貯水槽２の内部３に立設状態に収容されて該貯水槽２を該内部３で補強するものであり、支柱本体５の下部６に、該貯水槽２の底版部７に設置される下部支持部９が設けられると共に、該支柱本体５の上部１０に、該貯水槽２の頂版部１１を下方から支持する上部支持部１２が設けられている。
【００３２】
該上部支持部１２及び／又は該下部支持部９は、前記支柱本体５の軸線方向で弾性伸縮可能な弾性伸縮部１３を有している。本実施例においては図１〜２に示すように、弾性伸縮するのは前記上部支持部１２のみとされている。そして、前記下部支持部９は前記底版部７に固定される一方、前記上部支持部１２の上端１４が前記頂版部１１の下面１６に、該下面１６に対して水平方向でスリップ可能の非固定状態で当接されるものとなされており、前記頂版部１１に垂直荷重が作用したとき該頂版部１１は、前記上部支持部１２によって、前記弾性伸縮部１３が稍弾性圧縮して下方から支持されるようになされている。そして、前記上部支持部１２の上端部分１５に、上面が水平なスリップ面２４（前記上端１４）とされたスリップ板（以下、下のスリップ板ともいう）１８が設けられており、該スリップ面２４は、前記頂版部１１の下面に設けられた水平なスリップ面２８と面接触状態を呈し得るようになされている。
【００３３】
本実施例においては図２〜４に示すように、前記上部支持部１２の上端部分１5 にスリップ板１８が、貼着等によって固定状態に設けられている。該スリップ板１８の前記スリップ面２４は、前記頂版部１１の下面１６に貼着等によって固定状態に設けられたスリップ板（以下、上のスリップ板ともいう）１９の水平な上面としてのスリップ面２８と面接触状態を呈することができ、該上下のスリップ面２８，２４間で水平方向でのスリップが生ずるようになされている。前記非固定状態の当接は、本実施例においてはこのように、該上下のスリップ板１９，１８を介して行なわれている。
【００３４】
以下、これをより具体的に説明する。前記貯水槽２は、例えば、構築後５０年程度を経過して老朽化している、コンクリート現場打ち施工による防火水槽２ａである。該貯水槽２は図１、図５〜６に示すように、その内空横断面部２０が正方形状を呈し、底版部７と側壁部２１と頂版部１１とで構成された直方体函状を呈している。該内空横断面部２０の上下方向Ｆ１の長さと左右方向Ｆ２の長さは共に例えば２８００ｍｍ程度に設定され、該貯水槽２の延長方向Ｆ３の長さは例えば５２００ｍｍ程度に設定されている。そして前記底版部７と前記頂版部１１には、その隅角部分に位置させて、マンホール部２２と集水ピット２３とが上下対向状態で設けられている。
【００３５】
該防火水槽２ａは、構築当時の緩い設計基準や設定荷重で構築されていて、鉄筋量が少なく、又、径年変化による内部鉄筋の腐食もあって耐力低下が生じている。その頂版部１１の配筋状態は、非破壊検査では正確に判定し難いものであるが、本実施例においては例えば図１に示すように、その内側部分（下側部分）２５には鉄筋２６が必要量だけ配筋されているが、該頂版部１１の外側部分２７の内、前記中央部分２７の外側部分（上側部分）２７ａについては全く鉄筋が配筋されていない状態のものとする。なお図１においては、頂版部１１以外の部分の配筋状態の図示を省略している。
【００３６】
そして本実施例においては例えば図５〜６に示すように、３本の弾性補強支柱１，１，１が、貯水槽２の左右方向Ｆ２の中央部位において且つ前記延長方向Ｆ３に略等間隔で立設状態に収容されている。
【００３７】
該弾性補強支柱１は、図１〜４に示すように、横断面円形状を呈する鋼製の支柱本体５の下部６に、前記底版部７に載置される下部支持部９が設けられると共に、該支柱本体５の上部１０に、前記頂版部１１を下方から支持する上部支持部１２が設けられている。該弾性補強支柱１の上下長さは、前記貯水槽２の内空高さよりも１００〜２００ｍｍ程度短く設定されている。本実施例においては１３０ｍｍ程度短く設定されている。
【００３８】
該下部支持部９は本実施例においては図２、図４、図７に示すように、前記支柱本体５の外形よりも直径の大なる円板状を呈する鋼板製の下の基板２９が、前記支柱本体５と同心状態で該支柱本体５の下端３０に当接され溶接等により固定されている。そして、該下の基板２９の上面３１と前記支柱本体５の下端側の外周面３２とは、周方向に例えば９０度の角度ピッチで配設された補強リブ板３３で連結されている。又、前記下の基板２９には、隣り合う補強リブ板３３，３３間の夫々において、同一円周上で１個の下の挿通孔３５が上下方向で貫設されている。該下の挿通孔３５には、後述の支柱軸３６が挿通する。
【００３９】
又前記上部支持部１２は、本実施例においては、図２〜４、図８に示すように、前記下の基板２９と同径の円板状を呈する鋼板製の上の基板３７が、前記支柱本体５と同心状態で該支柱本体５の上端３８に当接され溶接等により固定されている。又、該上の基板３７の下面３９と前記支柱本体５の上端側の外周面４０とは、補強リブ板４１で連結されている。そして該上の基板３７には、隣り合う補強リブ板４１，４１間の夫々において、同一円周上の両側に位置させて２個の上の挿通孔４２，４２が上下方向で貫設されている。
【００４０】
又、図２〜４、図８〜１０に示すように、該上の基板３７の稍上方に位置させて、該上の基板３７と同径に形成された円板状を呈する鋼板製の支持板４３が配設されており、該支持板４３の下面４５には、図９〜１０に示すように、前記上の挿通孔４２を上下方向で挿通するガイド軸４６が下方向に突設されている。夫々のガイド軸４６は、本実施例においてはネジ軸４６ａを以って構成されており、図３に示すように、バネ部材４８である緩衝バネ積重体４７の連続挿通孔４９に挿通され該ガイド軸４６の下端部分５０が前記上の基板３７の前記上の挿通孔４２を挿通して下方に突出せしめられ、該突出した下端ネジ軸部５１にナット５２が螺合されることにより、該緩衝バネ積重体４７が、前記上の基板３７と前記支持板４３との間で所要の圧縮状態とされる。これによって上部支持部１２に、前記支柱本体５の軸線方向で弾性伸縮可能な前記弾性伸縮部１３が設けられた状態とされている。該支持板４３は、該緩衝バネ積重体４７の弾性圧縮を伴いながら更に下方向に移動可能（沈下可能）となされている。
【００４１】
かかる構成を有する弾性補強支柱１の主要部の寸法を例示すれば、前記支柱本体５の外径は約１０２ｍｍに設定される共に前記上下の基板３７，２９と前記支持板４３の径は約３５０ｍｍに設定されている。そして、前記下の挿通孔３５の孔径と、前記上の挿通孔４２の孔径は、共に約１８ｍｍに設定されている。又、前記支柱軸３６の径は約１６ｍｍに設定される共に前記ガイド軸４６の径は約１６ｍｍに設定され、前記上下の基板３７，２９及び前記支持板４３の肉厚は約６ｍｍに設定されている。
【００４２】
前記緩衝バネ積重体４７は本実施例においては図３に示すように、所要枚数の皿状バネ５３をその表裏を適宜逆にしながら積重して構成されたバネ部材４８を以て構成されており、該緩衝バネ積重体４７の上下厚さは例えば３８ｍｍ程度に設定され、前記支持板４３が該緩衝バネ積重体４７の弾性圧縮を伴いながら前記上の基板３７に向けて、最大で１０ｍｍ程度沈下可能となされている。鉛直方向の作用荷重による前記頂版部１１の下方向への最大変位量は、通常２ｍｍ程度であるため、前記支持板４３がこの程度沈下できれば何ら問題がない。
【００４３】
本実施例においては図３〜４に示すように、前記円板状の支持板４３の上面５５に例えば３ｍｍ程度の厚さを有する前記下のスリップ板１８が貼着等によって固定され、該下のスリップ板１８の上面は水平なスリップ面２４とされている。該下のスリップ板１８は、摩擦係数が小さく腐食しにくい素材を以て構成されている。例えば、ステンレス板や、上面部５６がフッ素樹脂で被覆されてなる樹脂板、全体がフッ素樹脂からなる樹脂板等を用いて構成されている。
【００４４】
次に、かかる構成を有する弾性補強支柱１を貯水槽２の内部３に立設状態とし、前記上部支持部１２で前記頂版部１１を下方から支持する施工工程を説明する。そのために図１１（Ｂ）、図３に示すように、前記頂版部１１を下方から支持すべき支持部分５７の下面１６ａ（前記頂版部１１の下面）に例えば２ｍｍ程度の厚さを有する上のスリップ板１９を貼着等によって固定する。該スリップ板１９は、摩擦係数が小さく腐食しにくい素材を以て構成され、例えば、ステンレス板や、下面部５６がフッ素樹脂で被覆されてなる樹脂板、全体がフッ素樹脂からなる樹脂板等を用いて構成されている。そして、該上のスリップ板１９の下面は水平なスリップ面２８とされている。又図１１（Ａ）に示すように、頂版部１１に固定されている前記スリップ板１９と対向する前記底版部７の上面５９の対向部位をモルタル等を塗布して整正し、該整正された設置面６０にアンカーネジ筒６１を埋設する。前記下部支持部９は、図２、図１３に示すように、該アンカーネジ筒６１に螺合される固定ボルト６２を用い、ベース部材６３を介して前記底版部７に固定される。
【００４５】
該ベース部材６３は図１４に示すように、例えば円板状を呈する鋼板製のベースプレート６５の上面６６で、前記下の基板２９に設けられている前記４個の下の挿通孔３５，３５，３５，３５を上下方向で挿通し得る前記支柱軸３６，３６，３６，３６を立設してなり、その外周縁部分６７において、同心円上で４個の固定孔６９，６９，６９，６９が、隣り合う支柱軸６９，６９の夫々に関し、その中間に位置するように設けられている。該ベースプレート６５の径は前記下の基板２９の径よりも稍大きく形成されている。そして該ベース部材６３は、図２、図１３に示すように、そのベースプレート６５を前記底版部７の上面５９に設けた前記設置面６０に設置して後、各固定孔６９を挿通する前記固定ボルト６２を前記アンカーネジ筒６１に螺合し締め付けることによって前記底版部７に固定される。
【００４６】
本実施例においては、前記下部支持部９を前記底版部７に固定するに先立って、図１１（Ａ）、図１２に示すように、前記ベース部材６３が前記下部支持部９に仮取り付けされている。この仮取り付けは、図１２に示すように、前記支柱軸３６の夫々を、前記下の基板２９に設けられている前記下の挿通孔３５（図１４）の対応のものに挿通状態として行う。その際、前記支柱軸３６には、該下の基板２９を上下から挾むための締め付けナット（本実施例においては、緩み止め機能を有する二重ナット）７０と高さ調整ナット７１を螺合しておく。図１２においては、前記支柱軸３６の下端側に該高さ調整ナット７１を螺合状態にすると共に前記締め付けナット７０を前記支柱軸３６の上端側に螺合した状態が示されている。
【００４７】
前記ベース部材６３が仮取り付けされた弾性補強支柱１を、前記マンホール部２２を通して前記貯水槽２の内部３に搬入し、図１３に示すように、前記支柱本体５が前記高さ調整ナット７１で下方から支持された立設状態とし、前記ベースプレート６５を前記底版部７の上面の前記設置面６０に設置する。この状態で、前記底版部７に埋設されているアンカーネジ筒６１に前記固定ボルト６２を螺合し締め付けると、ベースプレート６５が底版部７に固定される。そしてこの状態で、前記上部支持部１２の前記下のスリップ板１８の上面としての前記下のスリップ面２４（前記上端１４）は、前記頂版部１１の下面１６に設けた前記上のスリップ面２８の稍下方に位置する。
【００４８】
その後、図１５に示すように、前記高さ調整ナット７１，７１，７１，７１を上昇させて前記下の基板２９を持ち上げ、前記上部支持部１２を前記頂版部１１の前記上のスリップ面２８に接近させる。該上部支持部１２の上昇は、前記上下のスリップ板１９，１８間の空隙７４（図１３）がなくなるまで行ない、該上下のスリップ板１９，１８を面接触状態に当接させ、且つ、前記緩衝バネ積重体４７の夫々を稍弾性圧縮した状態となす。
【００４９】
図１５、図２は、各高さ調整ナット７１による高さ調整が完了した状態を示しており、この状態で前記の各締め付けナット７０が締め付けられ、前記下の基板２９が、前記高さ調整ナット７１と前記締め付けナット７０とにより締め付けられて所要高さに固定状態とされている。その後、図２に示すように、前記下の基板２９の下面７３と前記底版部７の上面５９との間にコンクリートやモルタル等の充填材７５を充填し、該充填材７５の硬化によって、該下の基板２９を該底版部７に安定状態に固定する。
【００５０】
この状態で前記頂版部１１が下方に撓み変形した場合、前記支持板４３は、図２に矢印で示すように、前記緩衝バネ積重体４７の弾性圧縮を伴って該頂版部１１を支持したまま下方向に移動（沈下）できる。又本実施例においては、上下のスリップ面２８，２４間で、水平方向での滑りが生ずる。
【００５１】
かかる施工工程を経て、図１、図５〜６に示す貯水槽の弾性補強構造７６が構成されるのであるが、ここで、該弾性補強構造７６を構成する弾性補強支柱１による貯水槽２の補強作用を、特許文献１記載の補強構造における支柱の補強作用との対比で、図１６〜１８に基づいて、模式化して説明する。
【００５２】
図１６（Ａ）は、貯水槽２が何ら補強されていない状態を示し、図１６（Ｂ）は、貯水槽２の頂版部１１を、両端の支点７７，７８で支持された連続梁７９で模式化した図である。該頂版部１１には、繰り返しの自動車荷重や、地震時の大きな垂直荷重の作用によって図１６（Ｃ）に示すように、大きな正の曲げモーメントＭ１が発生している。かかる大きな曲げモーメントＭ１が繰り返して発生すると、該頂版部１１が下に向けて円弧状に大きく撓んでその中央の内側部（下面側）にひび割れが生じて該頂版部１１の破損を招く恐れがある。
【００５３】
図１７（Ａ）は、特許文献１記載の補強構造における補強状態を示し、図１７（Ｂ）は、貯水槽２の頂版部１１を連続梁７９で模式化すると共に、その両端と中央部位が支点８０，８１，８２で支持された状態を示しており、中央の支点８２は、支柱８３の上端８５による支持状態を示している。該支柱８３の上下長さが変わらないために、地震時の大きな垂直荷重の作用によって大きな突き上げ力が発生している。そして、頂版部１１の、該支柱８３の上端８５による支持部分８６に負の曲げモーメントＭ２が発生し（図１７（Ｃ））、該支持部分８６の両側部分８７，８８には正の曲げモーメントＭ３，Ｍ４が発生している（図１７（Ｃ））。かかる負の曲げモーメントＭ２が繰り返して発生すると、頂版部１１の外側部分（上側部分）に鉄筋が存在しないことから（図３６）、該頂版部１１の外側部分（上側部分）にひび割れが入り易く、このようにひび割れが入ると、その部分から頂版部１１の内部に水が浸入してコンクリートの中性化を招き、頂版部１１の内側部分に配筋されている鉄筋（図３６）の腐食を招いて頂版部１１を弱体化させ、頂版部の崩落を招く危険もある。
【００５４】
図１８（Ａ）は、前記弾性補強支柱１による補強状態を示しており、図１８（Ｂ）は、貯水槽２の頂版部１１を連続梁７９で模式化している。そして、該連続梁７９の両端が支点８９，９０で支持されると共に、中央部位が、前記上部支持部（前記弾性伸縮部１３が設けられている）１２からなる支点８４で弾性的に支持されている。該頂版部１１に、地震時の大きな垂直荷重が作用した場合、該頂版部１１が、該弾性補強支柱１の前記弾性伸縮部１３によって弾性的に所要の突き上げ力で支持される。該突き上げ力は、前記支持部分８６の破壊を招かないように、施工現場に合わせて所要に調整されるものであり、前記弾性伸縮部１３のバネ定数を変化させることによって調整できる。バネ定数を大きくすれば突き上げ力を大きくでき、バネ定数を小さくすれば突き上げ力を小さくできる。
【００５５】
このように、前記弾性伸縮部１３による突き上げ力が所要に設定されているため、前記頂版部１１には、正の曲げモーメントＭ５及びＭ６は発生するが、負の曲げモーメントは発生しない。乃至、負の曲げモーメントが発生しても、できるだけ小さく抑えられた状態となし得る。そして、この正の曲げモーメントＭ５，Ｍ６は、補強されていない状態における最大曲げモーメントＭ１ａ（図１６（Ｃ））よりも小さい。かかることから前記補強構造によるときは、地震時の大きな垂直荷重が作用した場合にも、支柱の上端が頂版部１１を突き上げて頂版部の外側部に有害なひび割れを発生させたり該頂版部１１を破壊してしまう等の、頂版部１１の損傷を防止できる。これによって、貯水槽２が適切に補強されることとなる。
【００５６】
図１６、図１７、図１８から分かることは、要するに、老朽化した貯水槽２を支柱で補強するに際しては、頂版部１１の撓みを、該頂版部１１に元々存在している鉄筋やコンクリートで抵抗できる弾性域での撓みに規制する必要があるということである。そのためには、特許文献１におけるように頂版部１１を支柱で単に支持すればよいというものではなく、該弾性域を超える撓みを阻止できるように、頂版部１１を、その破損を招かない所要の突き上げ力で弾性的に支持して、該頂版部１１に作用する負荷を底版部７に分散させる必要があるということである。
【００５７】
又地震時には、大きな水平力に伴う水平方向の変位も生ずるが、前記上部支持部１２の有する前記弾性伸縮部１３が水平方向である程度弾性変形できることや、前記支柱本体５が水平方向である程度弾性変形できることから、前記弾性補強支柱１１は、これらの弾性変形によって該水平方向の変位にある程度は追随できる。特に本実施例においては、上下のスリップ面２８，２４間で水平方向でのスリップが生ずる構成が採用されているため、該スリップによって、該水平方向での変位に無理なく追随でき、地震時の水平方向の振動による支柱損傷を効果的に防止できることとなる。
【００５８】
図１９、図２０、図２１は前記弾性補強支柱１を用いる弾性補強構造７６の他の態様を示すものであり、補強せんとする貯水槽２の構成と、その内部３で立設される弾性補強支柱１の配置状態が異なっている。図１９に示す弾性補強構造７６にあっては、貯水槽２が、平面視で正方形状を呈する直方体函状を呈している。その内部３には、４本の弾性補強支柱１，１，１，１が、頂版部１１の中央部分に位置させて、且つ、正方形の各頂点に位置させて立設されている。これによって頂版部１１は、弾性伸縮部１３を有する上部支持部１２で下方から支持された状態にある。図２０に示す弾性補強構造７６にあっては、貯水槽２が、直方体函状を呈すると共にその内部３が、中間の隔壁部９１によって左右の貯水槽部９２，９３に二分割されている。各貯水槽部９２，９３において、その内部の中央部で前記弾性補強支柱１，１が立設されている。これによって頂版部１１は、弾性伸縮部１３を有する上部支持部１２で下方から支持された状態にある。又、図２１に示す弾性補強構造７６にあっては、貯水槽２が円筒状に構成されている。その内部３の、頂版部１１の中央部分に位置させて、同心円上で４本の弾性補強支柱１，１，１，１が９０度の角度ピッチで立設されている。これによって頂版部１１は、弾性伸縮部１３を有する上部支持部１２で下方から支持されている。
【実施例２】
【００５９】
本発明は、前記実施例で示したものに限定されるものでは決してなく、「特許請求の範囲」の記載内で種々の設計変更が可能であることはいうまでもない。その一例を挙げれば次のようである。
【００６０】
(1) 図２２〜２３は、弾性伸縮部１３が設けられた上部支持部１２の他の態様を示すものであり、前記と同様構成の上の基板３７と支持板４３との間の中央部分に、バネ部材４８である、軸線が上下方向のコイルバネ９５が介装されている。本実施例においては、該コイルバネ９５の上下方向に延長する孔部９６の上下の端部分９７，９９に、前記支持板４３の下面４５の中央部で下方に突設された円柱状支持軸１００と、前記上の基板３７の上面１０１の中央部で立設された円柱状支持軸１０２が挿通されることによって該コイルバネ９５が位置固定されている。又前記支持板４３の下面４５には、前記コイルバネ９５を取り囲むように、例えば４本のガイド軸１０３が同一円周上で下方向に突設されている。
【００６１】
夫々のガイド軸１０３の下端部分１０５は、前記上の基板３７に設けられた挿通孔１０６に挿通されて該上の基板３７の下方に突出せしめられ、該突出した下端ネジ軸部１０７にナット１０９が螺合されることにより、前記コイルバネ９５が前記上の基板３７と前記支持板４３との間で所要の圧縮状態とされている。これによって上部支持部１２に、前記支柱本体５の軸線方向で弾性伸縮可能な弾性伸縮部１３が設けられている。かかる構成を有する弾性伸縮部１３を構成する前記コイルバネ９５の上下方向の長さは例えば３０ｃｍに設定され、コイルバネ９５を構成する線材の径は２０〜３０ｍｍに設定される。
【００６２】
図２３は、かかる構成を有する上部支持部１２を具える弾性補強支柱１を貯水槽２の内部３に立設した状態を示しており、その下部支持部９は、前記と同様の施工工程を経て底版部７に固定されている。又前記と同様にして、頂版部１１の下面１６に固定された上のスリップ板１９の下面である水平なスリップ面２８と前記支持板４３の上面５５に固定された下のスリップ板１８の上面である水平なスリップ面２４とが面接触状態とされて、該上下のスリップ面２８，２４間で水平方向でのスリップが生ずるようになされている。これにより、該上下のスリップ板１９，１８を介して、前記上部支持部１２の上端１５が前記頂版部１１の下面１６に非固定状態に当接された状態にあり、前記上部支持部１２が、前記弾性伸縮部１３が稍弾性圧縮した状態で前記頂版部１１を下方から支持している。
【００６３】
(2) 図２４〜２６は、立設した弾性補強支柱１の高さ調整を行なう他の手段を示すものであり、前記支柱本体５を、下側支柱本体５ａと上側支柱本体５ｂとに２分割すると共に、該下側支柱本体５ａは、内側にネジ部１１０が設けられたネジ筒部１１１として構成し、該ネジ筒部１１１は、前記下の基板２９の上面３１の中央部で立設されている。そして、該上側支柱本体５ｂの下端部分は、外側にネジ部１１２が設けられたネジ軸部１１３とし、該ネジ軸部１１３を該ネジ筒部１１１に螺合して前記上側支柱本体５ｂを所要に回転させることにより前記上部支持部１２の高さを調整可能となされている。図２５、図２６は、かかる高さ調整手段を具える弾性補強支柱１を立設して、頂版部１１を上部支持部１２で支持した状態を示しており、下部支持部９の下の基板２９が前記底版部７の上面５９に、固定ボルト６２を用いて直接固定されている。
【００６４】
その他、立設した弾性補強支柱１の高さ調整は、例えば前記下の基板２９と前記ベースプレート６５との間にライナープレートの所要枚数を積重して介在させたり、或いは、該下の基板２９と該ベースプレート６５との間に楔を打ち込むこと等によって調整することもできる。
【００６５】
(3) 図２７〜３０は、弾性補強支柱１のその他の態様をその使用状態と共に示す説明図である。
【００６６】
図２７、図２８は、緩衝バネ積重体４７を用いて構成された弾性伸縮部１３を具える上部支持部を有する前記弾性補強支柱１（図１〜２）を上下逆にして、貯水槽２の内部３で立設状態とし、該弾性補強支柱１で頂版部１１を下方から支持した状態を示している。又図２９、図３０は、コイルバネ９５を用いて構成された弾性伸縮部１３を具える上部支持部が設けられてなる弾性補強支柱１（例えば図２３）を上下逆にして貯水槽２の内部３で立設状態とし、該弾性補強支柱１で頂版部１１を下方から支持した状態を示している。この場合は、下部支持部９に弾性伸縮部１３が設けられている。
【００６７】
図２７〜３０においては、弾性補強支柱１の上部支持部１２が頂版部１１に固定されている。そして、該弾性補強支柱１の下部支持部９は、底版部７の上面５９との間に介在された、例えば図２７（Ｂ）に示す上下のスリップ板１９，１８による上下のスリップ面２８，２４間で、水平方向でのスリップが生ずるようになされており、該下部支持部９の下端９４が前記底版部７の上面５９に非固定状態に当接されている。該下の滑り板１８は、底版部７の上面５９に固定される一方、該上の滑り板１９は該下部支持部９の下面１１５に固定されている。このように上下のスリップ板１９，１８を底版部７側に設ける場合も、上下のスリップ面２８，２４間の水平方向でのスリップによって支柱損傷を防止できる。
【００６８】
弾性補強支柱１をこのように上下逆にして立設する場合、前記高さ調整は、例えば図２５、図２６に基づいて説明したところと同様に、支柱本体５を適宜回転操作して行なうこともできる（図２８、図３０）。
【００６９】
(4) 図３１〜３２、図３３〜３４は、弾性補強支柱１の上部支持部１２及び下部支持部９が共に、支柱本体５の軸線方向で弾性伸縮可能な弾性伸縮部１３，１３を有する如く構成された場合を示すものである。図３１〜３２においては、弾性伸縮部１３が前記緩衝バネ積重体４７を用いて構成されており、図３３〜３４においては、前記コイルバネ９５を用いて構成されている。このように構成する場合は、弾性補強支柱１の前記弾性補強支柱１３を、全体として小さなバネ定数を有するにも関わらず大きな耐荷重を有したものとして構成でき、該弾性伸縮部１３の破損を極力防止できる利点がある。
【００７０】
そして、前記上部支持部１２又は前記下部支持部９の何れか一方が底版部７又は頂版部１１に固定され、他方は、好ましくは、例えば図３１（Ｂ）に示すように、上下のスリップ板１９，１８を介在させて該上下のスリップ板１９，１８間で水平方向のスリップが生ずるように構成するのがよい。又、前記弾性補強支柱１の高さ調整は、例えば、図２４〜２６に基づいて説明したところと同様に、前記支柱本体５を適宜回転操作して行なう。
【００７１】
(5) 前記上部支持部１２や前記下部支持部９に弾性伸縮部１３を設ける場合、該弾性伸縮部１３を構成するバネ部材４８としては、前記頂版部１１を所要に弾性的に支持できるものであれば、前記したものに特定されない。又、前記上部支持部１２と前記下部支持部９が共に弾性伸縮部１３を有する場合、上下の弾性伸縮部１３，１３を構成するバネ部材４８，４８は、異なる構成のものであってもよい。
【００７２】
(6) 図３５は、前記上部支持部１２の上端部分１１６に、前記頂版部１１の下面１６に設けられた水平転動面１１４を転動し得る転がり球体１１７の多数個を、分散状態に設けた場合を示している。該水平転動面１１４は、本実施例においては図３５に示すように、前記頂版部１１の下面１６に硬質水平板１１９を貼着等によって固定して設けられている。該硬質水平板１１９は、例えばステンレス板を以て構成できる。かかる構成は、前記底版部７に対しても応用できる。転がり球体１１７が水平転動面１１４を転動し得るようにしたかかる構成も、本発明においては、前記した、水平方向でスリップ可能の非固定状態で当接すること、に該当する。
【００７３】
(7) 本発明に係る弾性伸縮構造において、前記した上下のスリップ板１９，１８は、その何れか一方が省略されることがある。その他、地震時の水平方向の振動によって弾性補強支柱が損傷しにくいものであれば、かかる上下のスリップ板１９，１８（即ち、上下のスリップ面２８，２４）が省略されることもある。
【００７４】
(8) 前記支柱本体５は、コンクリート製とされることもある。
【００７５】
(9) 前記老朽化した貯水槽は、前記弾性補強支柱１を用いて補強すると、前記のように効果的に貯水槽を補強できるのであるが、元々貯水槽に存していた部分的な初期欠陥等に起因して、地震時等において、漏水の原因となるひび割れや欠損が発生する場合が考えられる。このようなことが予想される場合は、頂版部を除く貯水槽内部に、弾性伸縮性を有する防水膜層を形成すると、漏水の恐れをより一層効果的に防止できることになる。かかる防水膜層は、例えばシリコン系やアスファルト系等の樹脂を吹き付けたり、こて塗りすることによって、或いは、ゴムシートを貼着すること等によって構成できる。
【００７６】
(10)本発明において、前記上下のスリップ面２８，２４間で水平方向でのスリップが生ずるように構成する場合、前記弾性伸縮部１３が存する側に該上下のスリップ面を設けることの他、弾性伸縮部を有さない上部支持部１２側、又は下部支持部９側に該上下のスリップ面を設けることとしてもよい。
【００７７】
(11)本発明が補強の対象とする老朽化貯水槽は、プレキャストコンクリートブロックを組み立てて構築したものであってもよい。又、頂版部１１に正常に配筋されている老朽化貯水槽であってもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１ 弾性補強支柱
２ 貯水槽
３ 貯水槽の内部
５ 支柱本体
７ 底版部
９ 下部支持部
１１ 頂版部
１２ 上部支持部
１３ 弾性伸縮部
１８ 下のスリップ板
１９ 上のスリップ板
２４ 下のスリップ面
２５ 内側部分
２６ 鉄筋
２８ 上のスリップ面
２９ 下の基板
３７ 上の基板
６３ ベース部材
７６ 弾性補強構造
１１４ 水平転動面
１１６ 上端部分
１１７ 転がり球体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート製の貯水槽の内部に立設状態に収容されて該貯水槽をその内部で補強する弾性補強支柱であって、支柱本体の下部に、貯水槽の底版部に設置される下部支持部が設けられると共に、該支柱本体の上部に、貯水槽の頂版部を下方から支持する上部支持部が設けられており、該上部支持部及び／又は該下部支持部は、前記支柱本体の軸線方向で弾性伸縮可能な弾性伸縮部を有することを特徴とする貯水槽用の弾性補強支柱。
【請求項２】
前記上部支持部の上端部分に、上面が水平なスリップ面とされたスリップ板が設けられており、該スリップ面は、前記頂版部の下面に設けられた水平なスリップ面と面接触状態を呈し得ることを特徴とする請求項１記載の貯水槽用の弾性補強支柱。
【請求項３】
前記下部支持部の下端部分に、下面が水平なスリップ面とされたスリップ板が設けられており、該スリップ面は、前記底版部の上面に設けられた水平なスリップ面と面接触状態を呈し得ることを特徴とする請求項１記載の貯水槽用の弾性補強支柱。
【請求項４】
請求項１記載の貯水槽用の弾性補強支柱を用いる貯水槽の弾性補強構造であって、前記下部支持部が前記底版部に固定される一方、前記上部支持部の上端が前記頂版部の下面に、該下面に対して水平方向でスリップ可能の非固定状態で当接されており、前記頂版部に垂直荷重が作用したとき該頂版部は、前記上部支持部により、前記弾性伸縮部が弾性圧縮して下方から支持されるようになされていることを特徴とする貯水槽の弾性補強構造。
【請求項５】
請求項１記載の貯水槽用の弾性補強支柱を用いる貯水槽の弾性補強構造であって、前記上部支持部が前記頂版部に固定される一方、前記下部支持部の下端が前記底板部の上面に、該上面に対して水平方向でスリップ可能の非固定状態で当接されており、前記頂版部に垂直荷重が作用したとき該頂版部は、前記上部支持部により、前記弾性伸縮部が弾性圧縮して下方から支持されるようになされていることを特徴とする貯水槽の弾性補強構造。
【請求項６】
請求項２記載の貯水槽用の弾性補強支柱を用いる貯水槽の弾性補強構造であって、前記スリップ板の上面の水平なスリップ面が、前記頂版部の下面に設けられた水平なスリップ面と面接触状態を呈しており、両スリップ面間で水平方向でのスリップが生ずるようになされていることを特徴とする貯水槽の弾性補強構造。
【請求項７】
請求項３記載の貯水槽用の弾性補強支柱を用いる貯水槽の弾性補強構造であって、前記スリップ板の下面の水平なスリップ面が、前記底版部の上面に設けられた水平なスリップ面と面接触状態を呈しており、両スリップ面間で水平方向でのスリップが生ずるようになされていることを特徴とする貯水槽の弾性補強構造。
【請求項８】
前記頂版部が、前記貯水槽用の弾性補強支柱によって該頂版部の弾性域の範囲で支持され、且つ、該頂版部に負の曲げモーメントが発生しないように前記弾性伸縮部のバネ定数が設定される如く構成していることを特徴とする請求項４〜７の何れかに記載の貯水槽の弾性補強構造。
【請求項１】
コンクリート製の貯水槽の内部に立設状態に収容されて該貯水槽をその内部で補強する弾性補強支柱であって、支柱本体の下部に、貯水槽の底版部に設置される下部支持部が設けられると共に、該支柱本体の上部に、貯水槽の頂版部を下方から支持する上部支持部が設けられており、該上部支持部及び／又は該下部支持部は、前記支柱本体の軸線方向で弾性伸縮可能な弾性伸縮部を有することを特徴とする貯水槽用の弾性補強支柱。
【請求項２】
前記上部支持部の上端部分に、上面が水平なスリップ面とされたスリップ板が設けられており、該スリップ面は、前記頂版部の下面に設けられた水平なスリップ面と面接触状態を呈し得ることを特徴とする請求項１記載の貯水槽用の弾性補強支柱。
【請求項３】
前記下部支持部の下端部分に、下面が水平なスリップ面とされたスリップ板が設けられており、該スリップ面は、前記底版部の上面に設けられた水平なスリップ面と面接触状態を呈し得ることを特徴とする請求項１記載の貯水槽用の弾性補強支柱。
【請求項４】
請求項１記載の貯水槽用の弾性補強支柱を用いる貯水槽の弾性補強構造であって、前記下部支持部が前記底版部に固定される一方、前記上部支持部の上端が前記頂版部の下面に、該下面に対して水平方向でスリップ可能の非固定状態で当接されており、前記頂版部に垂直荷重が作用したとき該頂版部は、前記上部支持部により、前記弾性伸縮部が弾性圧縮して下方から支持されるようになされていることを特徴とする貯水槽の弾性補強構造。
【請求項５】
請求項１記載の貯水槽用の弾性補強支柱を用いる貯水槽の弾性補強構造であって、前記上部支持部が前記頂版部に固定される一方、前記下部支持部の下端が前記底板部の上面に、該上面に対して水平方向でスリップ可能の非固定状態で当接されており、前記頂版部に垂直荷重が作用したとき該頂版部は、前記上部支持部により、前記弾性伸縮部が弾性圧縮して下方から支持されるようになされていることを特徴とする貯水槽の弾性補強構造。
【請求項６】
請求項２記載の貯水槽用の弾性補強支柱を用いる貯水槽の弾性補強構造であって、前記スリップ板の上面の水平なスリップ面が、前記頂版部の下面に設けられた水平なスリップ面と面接触状態を呈しており、両スリップ面間で水平方向でのスリップが生ずるようになされていることを特徴とする貯水槽の弾性補強構造。
【請求項７】
請求項３記載の貯水槽用の弾性補強支柱を用いる貯水槽の弾性補強構造であって、前記スリップ板の下面の水平なスリップ面が、前記底版部の上面に設けられた水平なスリップ面と面接触状態を呈しており、両スリップ面間で水平方向でのスリップが生ずるようになされていることを特徴とする貯水槽の弾性補強構造。
【請求項８】
前記頂版部が、前記貯水槽用の弾性補強支柱によって該頂版部の弾性域の範囲で支持され、且つ、該頂版部に負の曲げモーメントが発生しないように前記弾性伸縮部のバネ定数が設定される如く構成していることを特徴とする請求項４〜７の何れかに記載の貯水槽の弾性補強構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【公開番号】特開２０１２−６７５８６（Ｐ２０１２−６７５８６Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７９７９７（Ｐ２０１１−１７９７９７）
【出願日】平成２３年８月１９日（２０１１．８．１９）
【出願人】（０００１３７０７４）株式会社ホクコン (40)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１９日（２０１１．８．１９）
【出願人】（０００１３７０７４）株式会社ホクコン (40)
【Ｆターム（参考）】
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